RU2777899C1 - Magnetic particles - Google Patents
Magnetic particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777899C1 RU2777899C1 RU2021103982A RU2021103982A RU2777899C1 RU 2777899 C1 RU2777899 C1 RU 2777899C1 RU 2021103982 A RU2021103982 A RU 2021103982A RU 2021103982 A RU2021103982 A RU 2021103982A RU 2777899 C1 RU2777899 C1 RU 2777899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- emu
- sample
- particles
- magnetic particle
- Prior art date
Links
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 title claims abstract description 146
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 claims abstract description 339
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 244
- 241000271571 Dromaius novaehollandiae Species 0.000 claims abstract description 136
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims abstract description 48
- 230000027455 binding Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920003013 deoxyribonucleic acid Polymers 0.000 claims description 48
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 26
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 26
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 22
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 claims description 22
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 21
- 239000002902 ferrimagnetic material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 17
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 12
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 12
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 11
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 claims description 9
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229940027941 Immunoglobulin G Drugs 0.000 claims description 8
- 102000004851 Immunoglobulin G Human genes 0.000 claims description 8
- 108090001095 Immunoglobulin G Proteins 0.000 claims description 8
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 8
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N iron-sulfur Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 102000005614 monoclonal antibodies Human genes 0.000 claims description 8
- 108010045030 monoclonal antibodies Proteins 0.000 claims description 8
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 8
- 125000002088 tosyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1C([H])([H])[H])S(*)(=O)=O 0.000 claims description 8
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005293 ferrimagnetic Effects 0.000 abstract description 190
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 28
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 246
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 66
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 47
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 41
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 38
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 30
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- -1 Fe 7 S 8 Chemical compound 0.000 description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 24
- 229940088598 Enzyme Drugs 0.000 description 23
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 23
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N Iron(II,III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 18
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 description 17
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 17
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 239000012148 binding buffer Substances 0.000 description 14
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 11
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 9
- 230000005298 paramagnetic Effects 0.000 description 9
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 8
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 8
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 8
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 8
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 8
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 8
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 8
- 229960001322 trypsin Drugs 0.000 description 8
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 8
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 7
- 102000004965 antibodies Human genes 0.000 description 7
- 108090001123 antibodies Proteins 0.000 description 7
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920001888 polyacrylic acid Polymers 0.000 description 7
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 7
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 6
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 6
- 108091005503 Nucleic proteins Proteins 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 5
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 5
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 5
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 230000003068 static Effects 0.000 description 5
- 210000000170 Cell Membrane Anatomy 0.000 description 4
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N Iron(III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004429 atoms Chemical group 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 4
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 230000001747 exhibiting Effects 0.000 description 4
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001047 Hard ferrite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000272 Oligonucleotide Polymers 0.000 description 3
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 3
- 210000002700 Urine Anatomy 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 3
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 3
- 238000011068 load Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GXDMUOPCQNLBCZ-UHFFFAOYSA-N 3-(3-triethoxysilylpropyl)oxolane-2,5-dione Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCC1CC(=O)OC1=O GXDMUOPCQNLBCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 2
- 239000010752 BS 2869 Class D Substances 0.000 description 2
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 description 2
- 210000001124 Body Fluids Anatomy 0.000 description 2
- 210000001175 Cerebrospinal Fluid Anatomy 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N Imidazole Chemical compound C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 2
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 2
- 229920002521 Macromolecule Polymers 0.000 description 2
- MQUQNUAYKLCRME-INIZCTEOSA-N N-tosyl-L-phenylalanyl chloromethyl ketone Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)N[C@H](C(=O)CCl)CC1=CC=CC=C1 MQUQNUAYKLCRME-INIZCTEOSA-N 0.000 description 2
- ZYFVNVRFVHJEIU-UHFFFAOYSA-N PicoGreen Chemical compound CN(C)CCCN(CCCN(C)C)C1=CC(=CC2=[N+](C3=CC=CC=C3S2)C)C2=CC=CC=C2N1C1=CC=CC=C1 ZYFVNVRFVHJEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002966 Serum Anatomy 0.000 description 2
- MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N Testostosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structures Anatomy 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000007771 core particle Substances 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000011554 ferrofluid Substances 0.000 description 2
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 2
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000005408 paramagnetism Effects 0.000 description 2
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating Effects 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 230000036678 protein binding Effects 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 2
- 238000002470 solid-phase micro-extraction Methods 0.000 description 2
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 2
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 description 1
- 210000004381 Amniotic Fluid Anatomy 0.000 description 1
- 229940064005 Antibiotic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 229940083879 Antibiotics FOR TREATMENT OF HEMORRHOIDS AND ANAL FISSURES FOR TOPICAL USE Drugs 0.000 description 1
- 229940042052 Antibiotics for systemic use Drugs 0.000 description 1
- 229940042786 Antitubercular Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 229920002395 Aptamer Polymers 0.000 description 1
- 108090001008 Avidin Proteins 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N Barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003103 Bodily Secretions Anatomy 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002421 Cell Wall Anatomy 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010075031 Cytochromes c Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 230000004568 DNA-binding Effects 0.000 description 1
- 229940110715 ENZYMES FOR TREATMENT OF WOUNDS AND ULCERS Drugs 0.000 description 1
- 210000003743 Erythrocytes Anatomy 0.000 description 1
- 229960005309 Estradiol Drugs 0.000 description 1
- 238000004252 FT/ICR mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229940093922 Gynecological Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 229940088597 Hormone Drugs 0.000 description 1
- 229960003444 IMMUNOSUPPRESSANTS Drugs 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N Isoniazid Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N Maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNPOFXIBHOVFFH-UHFFFAOYSA-N N-cyclohexyl-N'-(2-(4-morpholinyl)ethyl)carbodiimide Chemical compound C1CCCCC1N=C=NCCN1CCOCC1 XNPOFXIBHOVFFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001263478 Norovirus Species 0.000 description 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 229940005483 OPIOID ANALGESICS Drugs 0.000 description 1
- 241000224016 Plasmodium Species 0.000 description 1
- 210000004910 Pleural fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 1
- CWCXERYKLSEGEZ-KDKHKZEGSA-N Procalcitonin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(O)=O)[C@@H](C)O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CNC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCSC)NC(=O)[C@H]1NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@@H](N)CSSC1)[C@@H](C)O)[C@@H](C)O)[C@@H](C)O)C1=CC=CC=C1 CWCXERYKLSEGEZ-KDKHKZEGSA-N 0.000 description 1
- 108010048233 Procalcitonin Proteins 0.000 description 1
- RJKFOVLPORLFTN-STHVQZNPSA-N Progesterone Natural products O=C(C)[C@@H]1[C@@]2(C)[C@H]([C@H]3[C@@H]([C@]4(C)C(=CC(=O)CC4)CC3)CC2)CC1 RJKFOVLPORLFTN-STHVQZNPSA-N 0.000 description 1
- 241000702670 Rotavirus Species 0.000 description 1
- 210000003296 Saliva Anatomy 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N Silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000580858 Simian-Human immunodeficiency virus Species 0.000 description 1
- 206010041925 Staphylococcal infection Diseases 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 210000004243 Sweat Anatomy 0.000 description 1
- RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N Syngestrets Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H](C(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N 0.000 description 1
- 229960003604 Testosterone Drugs 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940036555 Thyroid hormones Drugs 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229940024982 Topical Antifungal Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 230000036462 Unbound Effects 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 229940046008 Vitamin D Drugs 0.000 description 1
- 229930003316 Vitamin D Natural products 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000005290 antiferromagnetic Effects 0.000 description 1
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005303 antiferromagnetism Effects 0.000 description 1
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N azide Chemical compound [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium(0) Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 150000001557 benzodiazepines Chemical class 0.000 description 1
- 108091007650 binding proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000024070 binding proteins Human genes 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 description 1
- 230000023555 blood coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000004820 blood count Methods 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M buffer Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010043595 captavidin Proteins 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 102000022270 cytochrome c family Human genes 0.000 description 1
- 108091010617 cytochrome c family Proteins 0.000 description 1
- 230000000593 degrading Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012149 elution buffer Substances 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 239000002532 enzyme inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005308 ferrimagnetism Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000002496 gastric Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Polymers 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229940020899 hematological Enzymes Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000001861 immunosuppresant Effects 0.000 description 1
- 239000003018 immunosuppressive agent Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229940079866 intestinal antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical group 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic Effects 0.000 description 1
- 239000004081 narcotic agent Substances 0.000 description 1
- 108010087904 neutravidin Proteins 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229940005935 ophthalmologic Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 230000003364 opioid Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- MUDURESJCZWWBG-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron;oxostrontium Chemical compound [Sr]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O MUDURESJCZWWBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000045947 parasites Species 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000023 polynucleotide Polymers 0.000 description 1
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000186 progesterone Substances 0.000 description 1
- 229960003387 progesterone Drugs 0.000 description 1
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 1
- 210000004215 spores Anatomy 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid group Chemical group C(CCC(=O)O)(=O)O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001847 surface plasmon resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 239000005495 thyroid hormone Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004450 types of analysis Methods 0.000 description 1
- 241000701161 unidentified adenovirus Species 0.000 description 1
- 241000712461 unidentified influenza virus Species 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019166 vitamin D Nutrition 0.000 description 1
- 239000011710 vitamin D Substances 0.000 description 1
- 150000003710 vitamin D derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000011534 wash buffer Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N β-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
[0001] Эта заявка испрашивает преимущество приоритета по предварительной заявке на патент США под серийным № 62/700658 озаглавленной «MAGNETIC PARTICLES SUITABLE FOR MIXING IN RESPONSE TO A CHANGING MAGNETIC FIELD», поданной 19 июля 2018 г., раскрытие которой включено в данный документ посредством ссылки во всей ее полноте.[0001] This application claims the benefit of priority under U.S. Provisional Application Serial No. 62/700658 entitled "MAGNETIC PARTICLES SUITABLE FOR MIXING IN RESPONSE TO A CHANGING MAGNETIC FIELD" filed July 19, 2018, the disclosure of which is incorporated herein by links in their entirety.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Магнитные частицы (например, парамагнитные и суперпарамагнитные частицы) используются для анализа и приготовления образца (пробы) в самых различных ситуациях, включая химические и биологические анализы и диагностику. Такие парамагнитные и суперпарамагнитные частицы также использовались в микрофлюидных системах. Технология с использованием магнитных частиц является надежной технологией, которая обеспечивает высокую эффективность (например, чувствительность и точность устройства), а также обеспечивает простую автоматизацию протоколов анализов. В некоторых применениях поверхность магнитных частиц может быть покрыта подходящими лигандом или рецептором (например, антителами, лектинами, олигонуклеотидами или другими аффинными группами), которые могут селективно связывать целевое вещество или группу аналитов в смеси. В некоторых применениях магнитные частицы используют для массопереноса компонентов с одного субстрата на другой субстрат. Одним из ключевых элементов в технологии разделения магнитными частицами и обращения с ними является эффективное перемешивание, повышающее скорость реакции между целевыми веществами и поверхностями частиц, массоперенос с одного субстрата на другой или переноса аналит из одной среды в другую.[0002] Magnetic particles (for example, paramagnetic and superparamagnetic particles) are used for analysis and sample preparation in a wide variety of situations, including chemical and biological analyzes and diagnostics. Such paramagnetic and superparamagnetic particles have also been used in microfluidic systems. Magnetic particle technology is a robust technology that provides high performance (eg, device sensitivity and accuracy) as well as easy automation of assay protocols. In some applications, the surface of the magnetic particles may be coated with a suitable ligand or receptor (eg, antibodies, lectins, oligonucleotides, or other affinity groups) that can selectively bind the target substance or group of analytes in the mixture. In some applications, magnetic particles are used to mass transfer components from one substrate to another substrate. One of the key elements in the technology of separation and handling of magnetic particles is efficient mixing, which increases the rate of reaction between target substances and particle surfaces, mass transfer from one substrate to another, or transfer of an analyte from one medium to another.
[0003] Магнитные частицы также использовались в применениях планшетов для образцов. В системах магнитных планшетов для образцов планшеты для образцов содержат множество магнитов с постоянным полем, расположенных так, что магниты или выступают между лунками для образца, или обеспечивают расположение лунок для образца в кольцеобразных магнитах. Магнитные частицы в лунках для образца можно взбалтывать путем размещения постоянного магнита вблизи планшета для образцов с обеспечением перемешивания. С помощью других типов автоматических перемешивающих устройств обычно пытаются обеспечить перемешивание путем механического взбалтывания (например, путем встряхивания планшета для образцов). После обработки образцов магниты можно использовать для удержания частиц сбоку лунок для образцов, чтобы обеспечить удаление жидкого образца. Однако магниты с постоянным полем, используемые в обычных применениях магнитных планшетов для образцов, не могут обеспечивать надежное перемешивание. Например, магнитные частицы обычно имеют тенденцию образовывать агрегаты и кластеры в отдельных зонах лунок для образца. Магнитные частицы перемещаются с жидкостью посредством небольших турбулентных участков при использовании обычных методов перемешивания, таким образом делая перемешивание неэффективным. Кроме того, сам планшет необходимо перемещать между стадиями анализа, что требует значительной автоматизации.[0003] Magnetic particles have also been used in sample plate applications. In magnetic sample plate systems, the sample plates comprise a plurality of constant field magnets positioned such that the magnets either protrude between the sample wells or position the sample wells in annular magnets. The magnetic particles in the sample wells can be agitated by placing a permanent magnet near the sample plate to ensure agitation. Other types of automatic stirrers typically attempt to achieve mixing by mechanical agitation (eg, by shaking the sample plate). After sample processing, magnets can be used to hold particles to the side of the sample wells to ensure liquid sample is removed. However, the constant field magnets used in common magnetic sample plate applications cannot provide reliable mixing. For example, magnetic particles typically tend to form aggregates and clusters in particular areas of sample wells. The magnetic particles move with the liquid through small turbulent regions using conventional agitation techniques, thus rendering the agitation inefficient. In addition, the plate itself must be moved between analysis steps, which requires significant automation.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕSHORT DESCRIPTION
[0004] Соответственно существует потребность в улучшении общей скорости и эффективности перемешивания и разделения образца с применением магнитных частиц, включая сверхбыстрое однородное перемешивание жидких образцов. Также существует потребность в магнитных частицах, которые обладают быстрой реакцией на внешние магнитные поля, а также низкой остаточной намагниченностью. Кроме того, существует потребность в том, чтобы магнитные частицы оставались суспендированными в течение заданного периода времени после перемешивания. Также существует потребность в способе перемешивания, с помощью которого обеспечивается перемешивание магнитных частиц в жидкости, а не с жидкостью.[0004] Accordingly, there is a need to improve the overall speed and efficiency of sample mixing and separation using magnetic particles, including ultra-fast uniform mixing of liquid samples. There is also a need for magnetic particles that have a fast response to external magnetic fields as well as low remanence. In addition, there is a need for the magnetic particles to remain suspended for a predetermined period of time after agitation. There is also a need for an agitation method that agitates the magnetic particles in the liquid rather than with the liquid.
[0005] Примеры изобретения решают эти и другие задачи, по отдельности и совместно.[0005] Examples of the invention solve these and other problems, separately and together.
[0006] Первый аспект относится к магнитной частице. Магнитная частица содержит магнитный материал, имеющий максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 30 эме/г. Магнитная частица дополнительно содержит наружную поверхность, содержащую лиганд. Лиганд взаимодействует с представляющим интерес аналитом в растворе образца.[0006] The first aspect relates to the magnetic particle. The magnetic particle contains a magnetic material having a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanence in the range of about 0 emu/g to about 30 emu/g. The magnetic particle further comprises an outer surface containing a ligand. The ligand interacts with the analyte of interest in the sample solution.
[0007] Другой аспект относится к способу обработки образца. Способ включает обеспечение магнитной частицы с лигандом на поверхности частицы. Лиганд селективно взаимодействует с представляющим интерес аналитом в образце. Магнитная частица имеет максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 30 эме/г. Способ дополнительно включает приведение раствора, содержащего представляющий интерес аналит, в контакт с магнитной частицей с обеспечением взаимодействия лиганда с представляющим интерес аналитом.[0007] Another aspect relates to the method of processing the sample. The method includes providing a magnetic particle with a ligand on the surface of the particle. The ligand selectively interacts with the analyte of interest in the sample. The magnetic particle has a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanence in the range of about 0 emu/g to about 30 emu/g. The method further includes bringing the solution containing the analyte of interest into contact with the magnetic particle to cause the ligand to interact with the analyte of interest.
[0008] Другой аспект относится к способу обработки образца. Сначала обеспечивают контейнер, содержащий ферримагнитные частицы и образец. Контейнер подвергают воздействию переменного магнитного поля, перемещая тем самым ферримагнитные частицы в контейнере и осуществляя тем самым обработку образца.[0008] Another aspect relates to the method of processing the sample. First, a container containing ferrimagnetic particles and a sample is provided. The container is subjected to an alternating magnetic field, thereby moving the ferrimagnetic particles in the container and thereby processing the sample.
[0009] Эти и другие примеры описаны более подробно ниже со ссылкой на чертежи.[0009] These and other examples are described in more detail below with reference to the drawings.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0010] ФИГ. 1A-1D представляют собой изображения различных типов магнетизма согласно настоящему раскрытию.[0010] FIG. 1A-1D are views of various types of magnetism according to the present disclosure.
[0011] ФИГ. 2 представляет собой блок-схему системы обработки образца согласно настоящему раскрытию.[0011] FIG. 2 is a block diagram of a sample handling system according to the present disclosure.
[0012] ФИГ. 3 представляет собой график зависимости радиан от плотности энергии магнитного поля и демонстрирует, как плотность энергии магнитного поля изменяется между соседними электромагнитами согласно настоящему раскрытию.[0012] FIG. 3 is a graph of radians versus magnetic field energy density and shows how the magnetic field energy density varies between adjacent electromagnets according to the present disclosure.
[0013] ФИГ. 4A-4D представляют собой графики, демонстрирующие концентрацию ДНК по различным аспектам примера 8 согласно настоящему раскрытию.[0013] FIG. 4A-4D are graphs showing DNA concentration for various aspects of Example 8 according to the present disclosure.
[0014] На ФИГ. 5 показаны данные высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC) для расщепления с помощью трипсина по примеру 9 согласно настоящему раскрытию.[0014] FIG. 5 shows High Performance Liquid Chromatography (HPLC) data for trypsin digestion of Example 9 according to the present disclosure.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0015] Идеи настоящего изобретения в целом относятся к способам и системам обработки образца для перемешивания, разделения, фильтрации или иной обработки образца (например, жидкого образца (пробы текучей среды)) путем использования магнитных частиц (например, ферримагнитных частиц), которые побуждают перемещаться под действием магнитного узла, расположенного по периферии контейнера, содержащего образец. Хотя магнитные частицы, такие как ферримагнитные частицы, описаны совместно с многочисленными вариантами осуществления, аспектами и примерами в соответствии с настоящим раскрытием, еще предполагается, что также можно использовать магнитные частицы, такие как ферромагнитные частицы, парамагнитные частицы и суперпарамагнитные частицы, или смеси различных классов магнитных частиц. Таким образом, любое конкретное упоминание ферримагнитной частицы можно в равной степени применять к ферромагнитной частице, парамагнитной частице, суперпарамагнитной частице или к их смесям.[0015] The teachings of the present invention generally relate to methods and sample handling systems for mixing, separating, filtering, or otherwise treating a sample (e.g., a liquid sample (fluid sample)) by using magnetic particles (e.g., ferrimagnetic particles) that cause movement under the action of a magnetic assembly located on the periphery of the container containing the sample. While magnetic particles, such as ferrimagnetic particles, have been described in conjunction with numerous embodiments, aspects, and examples in accordance with the present disclosure, it is still contemplated that magnetic particles, such as ferromagnetic particles, paramagnetic particles, and superparamagnetic particles, or mixtures of various classes can also be used. magnetic particles. Thus, any specific reference to a ferrimagnetic particle can equally apply to a ferromagnetic particle, a paramagnetic particle, a superparamagnetic particle, or mixtures thereof.
[0016] Идеи настоящего изобретения обеспечивают несколько технологических преимуществ, включая повышенную напряженность магнитного поля в объеме образца, позволяющих тем самым улучшить перемешивание, улучшить массоперенос и/или снизить энергопотребление по сравнению с известными системами перемешивания магнитными частицами. Ферримагнитные частицы могут проявлять сильную магнитную восприимчивость по сравнению с обычными парамагнитными частицами, тем самым обеспечивая более эффективное перемешивание ферримагнитных частиц в образце с применением магнитного узла, который создает переменные магнитные поля. Кроме того, ферримагнитные частицы не агрегируют вследствие индуцированной магнитным полем агрегации подобно тому, как это делают обычные ферромагнитные частицы.[0016] The teachings of the present invention provide several technological advantages, including increased magnetic field strength within the sample volume, thereby allowing improved mixing, improved mass transfer, and/or reduced power consumption compared to prior art magnetic particle mixing systems. The ferrimagnetic particles can exhibit a strong magnetic susceptibility compared to conventional paramagnetic particles, thereby allowing more efficient mixing of the ferrimagnetic particles in the sample using a magnetic assembly that generates alternating magnetic fields. In addition, ferrimagnetic particles do not aggregate due to magnetic field-induced aggregation in the same way as ordinary ferromagnetic particles do.
[0017] Перед обсуждением примеров данного раскрытия можно более подробно описать некоторые термины.[0017] Before discussing examples of this disclosure, some terms may be described in more detail.
[0018] Используемый в данном документе термин «ферримагнитные частицы» относится к частицам, содержащим ферримагнитный материал. Ферримагнитные частицы могут реагировать на внешнее магнитное поле (например, переменное магнитное поле), но могут размагничиваться при удалении внешнего магнитного поля. Таким образом, ферримагнитные частицы эффективно перемешиваются в образце за счет внешних магнитных полей, а также эффективно отделяются от образца с применением магнита или электромагнита, но могут оставаться суспендированными без возникновения индуцированной магнитным полем агрегации.[0018] As used herein, the term "ferrimagnetic particles" refers to particles containing ferrimagnetic material. Ferrimagnetic particles can respond to an external magnetic field (for example, an alternating magnetic field), but can demagnetize when the external magnetic field is removed. Thus, ferrimagnetic particles are efficiently mixed in the sample by external magnetic fields, and are also effectively separated from the sample using a magnet or electromagnet, but can remain suspended without the occurrence of magnetic field-induced aggregation.
[0019] Ферримагнитные частицы, описанные в данном документе, достаточно восприимчивы к магнитным полям, так что они могут эффективно перемещаться в образце. В целом диапазон интенсивности поля может быть таким же диапазоном, что и у любого электромагнита, при условии, что он способен обеспечивать перемещение частиц. Например, магнитное поле имеет интенсивность от приблизительно 10 мТл до приблизительно 100 мТл, от приблизительно 20 мТл до приблизительно 80 мТл и от приблизительно 30 мТл до приблизительно 50 мТл. В некоторых примерах можно использовать более мощные электромагниты для перемешивания менее восприимчивых микрочастиц. В некоторых примерах магнитное поле может быть сфокусировано в образец, насколько это возможно. Также электромагниты могут находиться настолько близко к образцу, насколько это возможно, поскольку напряженность магнитного поля снижается пропорционально квадрату расстояния.[0019] The ferrimagnetic particles described herein are sufficiently receptive to magnetic fields so that they can move efficiently in a sample. In general, the field intensity range can be the same range as any electromagnet, provided that it is capable of moving particles. For example, the magnetic field has an intensity of about 10 mT to about 100 mT, about 20 mT to about 80 mT, and about 30 mT to about 50 mT. In some examples, more powerful electromagnets can be used to stir less receptive microparticles. In some examples, the magnetic field can be focused into the sample as much as possible. Also, electromagnets can be placed as close to the sample as possible, since the magnetic field strength decreases with the square of the distance.
[0020] В некоторых примерах ферримагнитная частица содержит феррит. Феррит включает в себя керамический материал, который содержит оксид железа в сочетании с неорганическими соединениями, содержащими атомы металла, неметалла или металлоида. Например, феррит может содержать оксид железа(III) (Fe2O3), смешанный с одним или более дополнительными элементами, представляющими собой металл, такими как барий, марганец, никель, цинк, титан или любой другой подходящий элемент, представляющий собой металл. Другие примеры ферритов включают Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4. Дополнительные примеры ферритов включают железное ядро, содержащее сульфид или оксигидроксид, такой как Fe7S8, Fe3S4, FeS или FeOOH.[0020] In some examples, the ferrimagnetic particle contains ferrite. Ferrite includes a ceramic material that contains iron oxide combined with inorganic compounds containing metal, non-metal, or metalloid atoms. For example, the ferrite may comprise iron(III) oxide (Fe 2 O 3 ) mixed with one or more additional metal elements such as barium, manganese, nickel, zinc, titanium, or any other suitable metal element. Other examples of ferrites include Fe 2 TiO 2 , FeTiO 2 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 . Additional examples of ferrites include an iron core containing a sulfide or oxyhydroxide such as Fe 7 S 8 , Fe 3 S 4 , FeS or FeOOH.
[0021] Магнетит (Fe3O4) является другим примером ферримагнитного материала, пригодного в примерах, описанных в данном документе, который является примером феррита. Магнетит содержит ионы как Fe2+, так и Fe3+. В некоторых случаях спины электронов ионов Fe2+ и Fe3+ могут быть спаренными в кристаллической структуре, так что магнетит является ферримагнетиком, описанным в данном документе. Однако в некоторых примерах ферримагнитные частицы содержат любой ферримагнитный материал (например, феррит). Согласно некоторым примерам ферримагнитный материал (например, феррит) может не являться магнетитом (Fe3O4), однако, в некоторых примерах магнетит является подходящим ферримагнитным материалом.[0021] Magnetite (Fe3Ofour) is another example of a ferrimagnetic material useful in the examples described herein, which is an example of a ferrite. Magnetite contains ions as Fe2+, and Fe3+. In some cases, the electron spins of Fe ions2+ and Fe3+ may be paired in the crystal structure such that magnetite is the ferrimagnet described herein. However, in some examples, the ferrimagnetic particles comprise any ferrimagnetic material (for example, ferrite). According to some examples, a ferrimagnetic material (for example, ferrite) may not be magnetite (Fe3Ofour), however, in some examples, magnetite is a suitable ferrimagnetic material.
[0022] Ферриты можно подразделять на два основных семейства (магнитотвердые ферриты и магнитомягкие ферриты) на основании их магнитной коэрцитивной силы (например, способности материала выдерживать внешнее магнитное поле, не становясь размагниченным). [0022] Ferrites can be classified into two main families (hard magnetic ferrites and soft magnetic ferrites) based on their magnetic coercive force (eg, the ability of a material to withstand an external magnetic field without becoming demagnetized).
[0023] Магнитотвердые ферриты имеют высокую магнитную коэрцитивную силу, а также высокую остаточную намагниченность после намагничивания. Магнитотвердые ферриты можно использовать для получения постоянных магнитов, поскольку магнитотвердые ферриты не размагничиваются легко в отсутствие внешнего магнитного поля, поскольку они могут иметь высокую остаточную намагниченность. Примеры магнитотвердых ферритов включают феррит стронция и феррит бария.[0023] Hard magnetic ferrites have a high magnetic coercive force as well as a high remanence after magnetization. Hard magnetic ferrites can be used to make permanent magnets because hard ferrites do not easily demagnetize in the absence of an external magnetic field because they can have a high remanence. Examples of hard magnetic ferrites include strontium ferrite and barium ferrite.
[0024] Магнитомягкие ферриты имеют низкую магнитную коэрцитивную силу. Магнитомягкие ферриты также имеют низкую остаточную намагниченность после намагничивания. Намагничивание магнитомягких ферритов легче изменить, чем магнитотвердых ферритов. Кроме того, намагничивание магнитомягких ферритов может легко изменять направление без рассеивания больших количеств энергии (например, посредством потерь на гистерезис). Магнитомягкие ферриты могут также иметь высокое удельное электросопротивление, таким образом предотвращая образование вихревых токов в материале, что является еще одним источником потери энергии.[0024] Soft magnetic ferrites have a low magnetic coercive force. Soft magnetic ferrites also have low remanence after magnetization. The magnetization of soft magnetic ferrites is easier to change than hard magnetic ferrites. In addition, the magnetization of soft magnetic ferrites can easily change direction without dissipating large amounts of energy (eg, through hysteresis losses). Soft magnetic ferrites can also have a high electrical resistivity, thus preventing the formation of eddy currents in the material, which is another source of energy loss.
[0025] Магнитомягкие ферриты могут включать марганец-цинковый (MnZn) феррит и никель-цинковый (NiZn) феррит. Таким образом, в некоторых примерах ферримагнитные частицы содержат MnZn-феррит. В других примерах ферримагнитные частицы содержат NiZn-феррит. Ферримагнитные частицы, содержащие MnZn-феррит и/или NiZn-феррит, могут становиться намагниченными в присутствии внешнего магнитного поля и, таким образом, способны перемещаться при наличии внешнего магнитного поля, но не агрегируют вследствие индуцированной магнитным полем агрегации после удаления внешнего магнитного поля, поскольку они имеют низкую остаточную намагниченность.[0025] Soft magnetic ferrites may include manganese-zinc (MnZn) ferrite and nickel-zinc (NiZn) ferrite. Thus, in some examples, the ferrimagnetic particles contain MnZn ferrite. In other examples, the ferrimagnetic particles comprise NiZn ferrite. Ferrimagnetic particles containing MnZn ferrite and/or NiZn ferrite can become magnetized in the presence of an external magnetic field, and thus are able to move in the presence of an external magnetic field, but do not aggregate due to magnetic field-induced aggregation after removal of the external magnetic field, because they have low remanence.
[0026] Некоторые ферриты можно рассматривать как магнитополутвердые ферриты. Магнитополутвердые ферриты имеют свойства, которые находятся между свойствами магнитомягких ферритов и свойствами магнитотвердых ферритов. Например, феррит кобальта (CoFe2O4) представляет собой полутвердый феррит, который может намагничиваться в присутствии внешнего магнитного поля (например, переменного магнитного поля, создаваемого магнитным узлом), но не характеризуется высокой остаточной намагниченностью после удаления внешнего магнитного поля, так что ферримагнитные частицы, содержащие ядро из феррита кобальта, не агрегируют из-за индуцированной магнитным полем агрегации. [0026] Some ferrites can be considered as magnetically semi-hard ferrites. Magnetic semi-hard ferrites have properties that are between those of soft magnetic ferrites and those of hard magnetic ferrites. For example, cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) is a semi-solid ferrite that can be magnetized in the presence of an external magnetic field (for example, an alternating magnetic field generated by a magnetic node), but does not have high remanence after the external magnetic field is removed, so that ferrimagnetic particles containing a cobalt ferrite core do not aggregate due to magnetic field-induced aggregation.
[0027] «Магнитный домен» представляет собой область в магнитном материале, в которой суммарная намагниченность направлена в одном направлении. Магнитные домены могут возникать в ферромагнитных и ферримагнитных материалах. Материал может содержать много магнитных доменов. Намагничивание в магнитном домене может быть ориентировано в едином направлении. Каждый магнитный домен в материале может быть ориентирован в разном направлении. В присутствии внешнего магнитного поля домены в магнитном материале могут вращаться так, что намагничивание каждого домена совпадает с внешним магнитным полем.[0027] A "magnetic domain" is a region in a magnetic material in which the net magnetization is directed in one direction. Magnetic domains can arise in ferromagnetic and ferrimagnetic materials. The material may contain many magnetic domains. The magnetization in the magnetic domain can be oriented in a single direction. Each magnetic domain in a material can be oriented in a different direction. In the presence of an external magnetic field, the domains in the magnetic material can rotate so that the magnetization of each domain coincides with the external magnetic field.
[0028] Термин «остаточная намагниченность» относится к остаточному магнетизму, который материал сохраняет после удаления магнитного поля. Материалы, которые имеют высокую остаточную намагниченность после удаления магнитного поля, сохраняют большую напряженность магнитного поля, тогда как материалы, которые имеют низкую остаточную намагниченность после удаления магнитного поля, имеют небольшую напряженность магнитного поля или нулевую напряженность магнитного поля. Используемый в данном документе термин «покрытая функциональной группой поверхность» относится к поверхности, которая покрыта фрагментами, каждый из которых имеет свободную функциональную группу, которая связана с ферримагнитной частицей; в результате поверхности ферримагнитных частиц покрыты содержащими функциональные группы фрагментами. Функциональная группа действует в качестве биоаффинного абсорбента для биологических молекул в растворе. В одном примере функциональная группа представляет собой карбоновую кислоту. Подходящий фрагмент со свободной функциональной группой карбоновой кислоты представляет собой фрагмент янтарной кислоты, в котором одна из групп карбоновой кислоты связана с аминогруппой аминосиланов посредством амидной связи, а вторая группа карбоновой кислоты является несвязанной, что обеспечивает в результате свободную группу карбоновой кислоты, прикрепленную или привязанную к поверхности ферримагнитной частицы. Другие подходящие функциональные группы, которые можно использовать для нанесения в качестве покрытия на поверхность ферримагнитных частиц, включают, но без ограничения этим, тиольные группы, стрептавидин, авидин, нейтравидин, каптавидин, аминогруппы, гидроксильные группы, тозильные группы, эпоксигруппы, алкильные группы, винильные группы или арильные группы. Согласно дополнительным примерам на поверхность можно нанести в качестве покрытия биомолекулу, такую как фермент, белок, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), рибонуклеиновая кислота (РНК), иммуноглобулин G или антитело (например, моноклональное антитело).[0028] The term "remanence" refers to the remanence that a material retains after the magnetic field is removed. Materials that have a high remanence after the magnetic field is removed retain a large magnetic field strength, while materials that have a low remanence after the magnetic field is removed have little or no magnetic field strength. Used in this document, the term "coated with a functional group surface" refers to a surface that is covered with fragments, each of which has a free functional group, which is associated with a ferrimagnetic particle; as a result, the surfaces of the ferrimagnetic particles are coated with functional group-containing fragments. The functional group acts as a bioaffinity absorbent for biological molecules in solution. In one example, the functional group is a carboxylic acid. A suitable free carboxylic acid moiety is a succinic acid moiety in which one of the carboxylic acid groups is bonded to the amino group of the aminosilanes via an amide bond and the second carboxylic acid group is unbound, resulting in a free carboxylic acid group attached or tethered to surface of a ferrimagnetic particle. Other suitable functional groups that can be used to coat the surface of ferrimagnetic particles include, but are not limited to, thiol groups, streptavidin, avidin, neutravidin, captavidin, amino groups, hydroxyl groups, tosyl groups, epoxy groups, alkyl groups, vinyl groups or aryl groups. According to additional examples, a biomolecule, such as an enzyme, protein, deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), immunoglobulin G, or an antibody (eg, a monoclonal antibody) can be coated on the surface.
[0029] Образец, используемый в настоящем раскрытии, может быть жидким образцом и может быть, например, биологическим образцом или химическим образцом. Используемый в данном документе термин «биологические образцы» может включать биологические жидкости и может включать, но без ограничения этим, кровь, плазму крови, сыворотку крови или другие физиологические жидкости или выделения, такие как, но без ограничения этим, слюну, мочу, спинномозговую жидкость, слезную жидкость, пот, желудочно-кишечную жидкость, околоплодные воды, слизистую жидкость, плевральную жидкость, жировой секрет сальных желез, выдыхаемый воздух и т.п. Химические образцы могут включать любые подходящие типы образцов, содержащих химические вещества, которые необходимо детектировать, включая образцы воды.[0029] The sample used in the present disclosure may be a liquid sample and may be, for example, a biological sample or a chemical sample. As used herein, the term "biological samples" may include biological fluids and may include, but is not limited to, blood, blood plasma, serum, or other bodily fluids or secretions such as, but not limited to, saliva, urine, cerebrospinal fluid , lacrimal fluid, sweat, gastrointestinal fluid, amniotic fluid, mucous fluid, pleural fluid, sebaceous fat, exhaled air, etc. Chemical samples may include any suitable types of samples containing chemicals to be detected, including water samples.
[0030] Соответствующие биологические образцы могут также включать лизаты, приготовленные из клеток, полученных или из ткани, клеточной культуры или физиологических жидкостей млекопитающего, образцов нуклеиновых кислот, элюированных из агарозы или полиакриламидных гелей, растворов, содержащих множество разновидностей молекул ДНК, полученных либо в результате амплификации с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), либо из процедуры выбора размера цепи ДНК, и растворов, полученных из реакции пост-секвенирования. Подходящие образцы могут представлять собой смеси биомолекул (например, белков, полисахаридов, липидов, низкомолекулярных ингибиторов ферментов, олигонуклеотидов, праймеров, матриц) и других веществ, таких как агароза, полиакриламид, следовые количества металлов и органические растворители, из которых можно выделить целевую молекулу нуклеиновой кислоты.[0030] Appropriate biological samples may also include lysates prepared from cells derived from or from mammalian tissue, cell culture or bodily fluids, nucleic acid samples eluted from agarose or polyacrylamide gels, solutions containing multiple varieties of DNA molecules obtained either from amplification by polymerase chain reaction (PCR), or from the procedure for choosing the size of the DNA strand, and solutions obtained from the post-sequencing reaction. Suitable samples may be mixtures of biomolecules (e.g., proteins, polysaccharides, lipids, small molecule enzyme inhibitors, oligonucleotides, primers, templates) and other substances such as agarose, polyacrylamide, trace metals, and organic solvents from which the target nucleic acid molecule can be isolated. acids.
[0031] Термин «аналит» относится к веществу, присутствие, отсутствие или концентрацию которого следует определить согласно примерам настоящего раскрытия. Примеры аналитов могут включать, но без ограничения этим, биологические молекулы, такие как гормоны (такие как гормоны щитовидной железы, эстрадиол, тестостерон, прогестерон, эстроген), метаболиты (такие как глюкоза или этанол), белки, липиды, углеводы и сахара, стероиды (такие как витамин D), пептиды (такие как прокальцитонин) и нуклеиновые кислоты. Аналит также может представлять собой клетки, компоненты клеток (такие как клеточные мембраны), споры, биомаркеры (фармацевтические препараты, такие как антибиотики, бензодиазепин), лекарственные средства (такие как иммунодепрессанты, наркотические средства, опиоиды и т.п.), молекулы с регуляторным действием в ферментативных процессах, такие как промоторы, активаторы, ингибиторы или кофакторы, микроорганизмами, такие как вирусы (включая EBV, HPV, HIV, HCV, HBV, вирус гриппа, норовирус, ротавирус, аденовирус и т.п.), бактерии (H. pylori, Streptococcus, MRSA, C. diff., Ligionella и т.п.), грибы, паразиты (плазмодий и т.п.). Примеры этого раскрытия также могут позволять проводить одновременный анализ нескольких аналитов одного и того же класса или разных классов (например, одновременный анализ метаболитов и белков). В примерах этого раскрытия анализ конкретного аналита, такого как биомаркер, может указывать на то, что конкретное состояние (например, заболевание) ассоциировано с образцом, который содержит аналит. [0031] The term "analyte" refers to a substance, the presence, absence or concentration of which should be determined according to the examples of this disclosure. Examples of analytes may include, but are not limited to, biological molecules such as hormones (such as thyroid hormones, estradiol, testosterone, progesterone, estrogen), metabolites (such as glucose or ethanol), proteins, lipids, carbohydrates and sugars, steroids (such as vitamin D), peptides (such as procalcitonin), and nucleic acids. The analyte can also be cells, cell components (such as cell membranes), spores, biomarkers (pharmaceuticals such as antibiotics, benzodiazepines), drugs (such as immunosuppressants, narcotics, opioids, etc.), molecules with regulatory action in enzymatic processes such as promoters, activators, inhibitors or cofactors, microorganisms such as viruses (including EBV, HPV, HIV, HCV, HBV, influenza virus, norovirus, rotavirus, adenovirus, etc.), bacteria ( H. pylori , Streptococcus , MRSA, C. diff. , Ligionella , etc.), fungi, parasites (Plasmodium, etc.). Examples of this disclosure may also allow simultaneous analysis of multiple analytes of the same class or different classes (eg, simultaneous analysis of metabolites and proteins). In examples of this disclosure, analysis of a particular analyte, such as a biomarker, may indicate that a particular condition (eg, disease) is associated with a sample that contains the analyte.
[0032] Используемый в данном документе термин «выделенный» предназначен для обозначения, что материал, о котором идет речь, находится в физической среде, отличной от той, в которой он встречается в природе, и/или из которой он был полностью или частично выделен или очищен от других нецелевых молекул. [0032] As used herein, the term "isolated" is intended to mean that the material in question is in a physical environment other than that in which it occurs naturally and/or from which it was wholly or partially isolated. or purified from other non-target molecules.
[0033] Используемые в данном документе термины «селективный» и «селективно» относятся к способности выделять конкретные разновидности биологических молекул, таких как молекула или молекулы ДНК, на основании конкретного свойства, такого как размер молекулы, из комбинации, которая включает или является смесью разновидностей молекул, такой как лизат клетки-хозяина и другие компоненты клетки-хозяина. В некоторых примерах селективное выделение конкретных разновидностей молекул достигается за счет использования соответствующего осаждающего реагента (например, соли полиалкиленгликоля), приводящего к осаждению и облегченной адсорбции конкретных разновидностей ДНК (например, характеризуемых на основании размера) на поверхностях ферримагнитных частиц по этому раскрытию.[0033] As used herein, the terms "selective" and "selectively" refer to the ability to isolate specific species of biological molecules, such as a DNA molecule or molecules, based on a particular property, such as molecular size, from a combination that includes or is a mixture of species molecules such as host cell lysate and other components of the host cell. In some examples, selective isolation of particular molecular species is achieved by using an appropriate precipitating agent (e.g., a polyalkylene glycol salt) resulting in precipitation and facilitated adsorption of particular DNA species (e.g., characterized based on size) on the surfaces of the ferrimagnetic particles of this disclosure.
[0034] Термин «анализатор» включает любой подходящий прибор, который способен анализировать образец, такой как биологический образец. Примеры анализаторов включают масс-спектрометры, иммуноанализаторы, гематологические анализаторы, микробиологические анализаторы и/или анализаторы для молекулярной биологии.[0034] The term "analyzer" includes any suitable instrument that is capable of analyzing a sample, such as a biological sample. Examples of analyzers include mass spectrometers, immunoanalyzers, hematology analyzers, microbiological analyzers, and/or molecular biology analyzers.
I. МАГНИТНЫЕ ЧАСТИЦЫI. MAGNETIC PARTICLES
[0035] Согласно различным аспектам идей настоящего изобретения магнитные частицы, например, такие как ферримагнитные частицы, могут перемешиваться во всем контейнере. На ферримагнитные частицы воздействуют (например, перемещают) путем изменения магнитного поля, создаваемого магнитным узлом.[0035] According to various aspects of the ideas of the present invention, magnetic particles, such as ferrimagnetic particles, for example, can be mixed throughout the container. The ferrimagnetic particles are affected (eg, moved) by changing the magnetic field generated by the magnetic assembly.
[0036] Ферримагнитные частицы по настоящему раскрытию имеют высокую чувствительность к магнитным полям, так что ферримагнитные частицы легко перемешиваются в образце в присутствии внешнего переменного магнитного поля. Ферримагнитные частицы могут также иметь низкую остаточную намагниченность, так что ферримагнитные частицы не притягиваются друг к другу магнитным образом, когда внешнее переменное магнитное поле удаляют. В результате ферримагнитные частицы могут оставаться суспендированными без возникновения индуцированной магнитным полем агрегации после перемешивания и, таким образом, не ингибируют связывание или элюирование.[0036] The ferrimagnetic particles of the present disclosure have a high sensitivity to magnetic fields, so that the ferrimagnetic particles are easily mixed in the sample in the presence of an external alternating magnetic field. The ferrimagnetic particles may also have a low remanence so that the ferrimagnetic particles are not magnetically attracted to each other when the external alternating magnetic field is removed. As a result, the ferrimagnetic particles can remain suspended without the occurrence of magnetic field-induced aggregation after agitation, and thus do not inhibit binding or elution.
[0037] Кроме того, ферримагнитные частицы должны оставаться суспендированными в образце в течение подходящего периода времени после перемешивания. Специалист в данной области техники поймет, что ряд свойств ферримагнитных частиц будет влиять на этой свойство. Например, плотность, а также остаточная намагниченность (например, остаточный магнетизм) ферримагнитных частиц может влиять на длительность времени жизни суспензии в образце после удаления переменного магнитного поля. В некоторых примерах желательно выделять ферримагнитные частицы из образца. В данных примерах ферримагнитные частицы можно выделять магнитным образом из контейнера с помощью компонента для сбора, такого как магнит или электромагнит, описанный в данном документе.[0037] In addition, the ferrimagnetic particles must remain suspended in the sample for a suitable period of time after mixing. One skilled in the art will appreciate that a number of properties of the ferrimagnetic particles will affect this property. For example, the density as well as the remanence (eg, remanence) of the ferrimagnetic particles can affect the lifetime of the suspension in the sample after removal of the alternating magnetic field. In some instances, it is desirable to isolate the ferrimagnetic particles from the sample. In these examples, the ferrimagnetic particles can be magnetically separated from the container using a collection component such as a magnet or electromagnet as described herein.
[0038] Ферримагнитные частицы могут иметь различные формы, которые могут быть правильными или неправильными; в некоторых примерах форма максимально увеличивает площадь поверхности частиц. Например, ферримагнитные частицы могут быть сферическими, в форме стержня, эллиптическими или любой другой подходящей формы. Ферримагнитные частицы могут иметь различную плотность, которую можно определить по составу ядра. В некоторых примерах плотность ферримагнитных частиц можно регулировать с помощью покрытия, как описано в данном документе.[0038] Ferrimagnetic particles can have various shapes, which can be regular or irregular; in some examples, the shape maximizes the surface area of the particles. For example, the ferrimagnetic particles may be spherical, rod-shaped, elliptical, or any other suitable shape. Ferrimagnetic particles can have different densities, which can be determined from the composition of the core. In some examples, the density of the ferrimagnetic particles can be controlled using a coating, as described in this document.
[0039] В некоторых примерах ферримагнитные частицы имеют достаточную площадь поверхности, чтобы обеспечивать эффективное связывание целевого аналита, и дополнительно характеризуются наличием поверхностей, которые способны обратимо или необратимо связывать целевой аналит (например, биологические молекулы). В некоторых примерах площадь поверхности ферримагнитных частиц может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1 м2/г до приблизительно 500 м2/г, от приблизительно 50 м2/г до приблизительно 200 м2/г или от приблизительно 150 м2/г до приблизительно 175 м2/г.[0039] In some examples, the ferrimagnetic particles have sufficient surface area to allow efficient binding of the target analyte, and are further characterized by the presence of surfaces that are capable of reversibly or irreversibly binding the target analyte (eg , biological molecules). In some examples, the surface area of the ferrimagnetic particles may range from about 0.1 m 2 /g to about 500 m 2 /g, from about 50 m 2 /g to about 200 m 2 /g, or from about 150 m 2 /g up to approximately 175 m 2 /g.
[0040] Подходящие ферримагнитные частицы могут иметь такой размер, что их выделение из раствора не является сложным, например, с помощью магнитных способов или фильтрации. Кроме того, ферримагнитные частицы не должны быть слишком большими, чтобы площадь их поверхности была минимизирована, или чтобы они не были подходящими для манипуляций с масштабом от нанометрового до микрометрового.[0040] Suitable ferrimagnetic particles can be of such a size that their separation from solution is not difficult, for example, using magnetic methods or filtration. In addition, ferrimagnetic particles should not be too large so that their surface area is minimized, or so that they are not suitable for nanometer to micrometer scale manipulation.
[0041] Подходящие размеры находятся в диапазоне от среднего диаметра приблизительно 1 нм до среднего диаметра приблизительно 1 мм, от приблизительно 5 нм до приблизительно 50 мкм или от приблизительно 100 нм до приблизительно 100 мкм. Подходящий размер составляет от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм. Например, в некоторых примерах ферримагнитные частицы могут представлять собой наночастицы (например, частицы со средним диаметром менее 1 мкм, но более 1 нм). В других примерах ферримагнитные частицы могут представлять собой микрочастицы (например, частицы со средним диаметром более 1 мкм, но менее 100 мкм). В общем, большие ферримагнитные частицы (которые имеют размер приблизительно 1 мм) пригодны при клеточном фракционировании, расщеплении тканей, смешивании жидкостей и т.п.[0041] Suitable sizes range from an average diameter of about 1 nm to an average diameter of about 1 mm, from about 5 nm to about 50 microns, or from about 100 nm to about 100 microns. A suitable size is from about 1 µm to about 10 µm. For example, in some examples, the ferrimagnetic particles may be nanoparticles (eg, particles with an average diameter less than 1 μm but greater than 1 nm). In other examples, the ferrimagnetic particles may be microparticles (eg, particles with an average diameter greater than 1 μm but less than 100 μm). In general, large ferrimagnetic particles (which are approximately 1 mm in size) are useful in cell fractionation, tissue digestion, fluid mixing, and the like.
[0042] Ферримагнитные частицы могут быть по существу твердыми или могут иметь некоторую степень пористости. Если ферримагнитные частицы действительно включают некоторую степень пористости, размер пор отдельных пор может находиться в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е, от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е. По меньшей мере множество пор могут быть сквозными порами (например, проходящими полностью между противоположными поверхностями). Размеры пор или общую пористость ферримагнитных частиц можно определить согласно множеству подходящих способов. Например, можно определить полный объем идеальной (например, непористой) ферримагнитной частицы, а затем можно определить объем фактического пористого каркасного материала. Пористость затем рассчитывают путем вычитания объема фактического пористого каркасного материала из объема идеальной ферримагнитной частицы. Пористость ферримагнитной частицы или размер отдельных пор также можно определить путем оптического измерения с помощью микроскопа и обработки изображений для измерения отдельных пор. [0042] The ferrimagnetic particles may be substantially solid or may have some degree of porosity. If the ferrimagnetic particles do include some degree of porosity, the pore size of individual pores may range from about 5 E to about 1000 E, from about 50 E to about 500 E. At least a plurality of pores may be through pores (e.g., extending entirely between opposite surfaces). The pore sizes or overall porosity of the ferrimagnetic particles can be determined according to a variety of suitable methods. For example, the total volume of an ideal (eg, non-porous) ferrimagnetic particle can be determined, and then the volume of the actual porous scaffold material can be determined. The porosity is then calculated by subtracting the volume of the actual porous framework material from the volume of the ideal ferrimagnetic particle. The porosity of the ferrimagnetic particle or the size of the individual pores can also be determined by optical measurement with a microscope and image processing to measure the individual pores.
[0043] Ферримагнитные частицы, описанные в данном документе, могут включать несколько различных материалов. В той степени, в которой присутствуют смеси материалов, общее содержание магнитных материалов в ферримагнитных частицах может составлять по меньшей мере 50 мас.% ферримагнитной частицы, по меньшей мере 70 мас.% ферримагнитной частицы или даже 100 мас.% ферримагнитной частицы. Ферримагнитные частицы могут включать любые материалы из описанных в данном документе. Немагнитный материал, составляющий остальную часть ферримагнитных частиц, может включать, например, любой из материалов покрытия, описанных в данном документе. Немагнитный материал можно использовать в качестве покрытия для инкапсуляции магнитной части ферримагнитной частицы, его также можно использовать в качестве функционального компонента для взаимодействия с представляющим интерес аналитом и связывания его. Немагнитный материал может также действовать в качестве компонента-наполнителя.[0043] The ferrimagnetic particles described herein may include several different materials. To the extent that mixtures of materials are present, the total content of magnetic materials in the ferrimagnetic particles may be at least 50 wt.% of the ferrimagnetic particle, at least 70 wt.% of the ferrimagnetic particle, or even 100 wt.% of the ferrimagnetic particle. The ferrimagnetic particles may include any of the materials described herein. The non-magnetic material constituting the remainder of the ferrimagnetic particles may include, for example, any of the coating materials described herein. The non-magnetic material can be used as a coating to encapsulate the magnetic portion of the ferrimagnetic particle, it can also be used as a functional component to interact with and bind the analyte of interest. The non-magnetic material may also act as a filler component.
A. МагнетизмA. Magnetism
[0044] Специалистам в данной области техники будет знаком ряд различных типов магнетизма, включая парамагнетизм, суперпарамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм. На ФИГ. 1 показаны примеры различных типов магнетизма. Стрелки на ФИГ. 1A-1D указывают магнитные моменты частиц, например, электронов, в различных материалах, однако, понятно, что атомы и молекулы могут также создавать магнитные моменты. Каждая стрелка представляет магнитную силу (длиной стрелки) и ориентацию магнитного момента (ориентацией стрелки).[0044] Those skilled in the art will be familiar with a number of different types of magnetism, including paramagnetism, superparamagnetism, ferromagnetism, antiferromagnetism, and ferrimagnetism. FIG. 1 shows examples of different types of magnetism. Arrows in FIG. 1A-1D indicate the magnetic moments of particles, such as electrons, in various materials, however, it is understood that atoms and molecules can also create magnetic moments. Each arrow represents a magnetic force (arrow length) and an orientation of the magnetic moment (arrow orientation).
[0045] Парамагнетизм возникает при присутствии неспаренных электронов в материале. На фиг. 1A показаны магнитные моменты в парамагнитном материале в отсутствие внешнего магнитного поля. Магнитные моменты не выровнены и могут ориентироваться в произвольных направлениях из-за теплового движения. Материал имеет нулевую суммарную намагниченность, поскольку магнитные моменты ориентированы в произвольных направлениях, таким образом нейтрализуя друг друга. В присутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты выравниваются параллельно внешнему магнитному полю. Парамагнитный материал затем образует индуцированное магнитное поле в направлении внешнего магнитного поля, вызывая суммарное притяжение. Парамагнитные материалы проявляют магнетизм только в присутствии внешнего магнитного поля. Парамагнитные материалы могут быть слабо чувствительными к магнитному полю. Примеры парамагнитных материалов включают алюминий, кислород, титан и оксид железа (FeO). [0045] Paramagnetism occurs in the presence of unpaired electrons in a material. In FIG. 1A shows the magnetic moments in a paramagnetic material in the absence of an external magnetic field. The magnetic moments are not aligned and can orient themselves in arbitrary directions due to thermal motion. The material has zero net magnetization because the magnetic moments are oriented in arbitrary directions, thus canceling each other out. In the presence of an external magnetic field, the magnetic moments align parallel to the external magnetic field. The paramagnetic material then forms an induced magnetic field in the direction of the external magnetic field, causing a net attraction. Paramagnetic materials exhibit magnetism only in the presence of an external magnetic field. Paramagnetic materials may be weakly sensitive to a magnetic field. Examples of paramagnetic materials include aluminum, oxygen, titanium, and iron oxide (FeO).
[0046] Материалы, которые являются ферромагнитными, могут намагничиваться внешним магнитным полем, например, магнитные моменты материала выравниваются в одном направлении, и остаются намагниченными после удаления внешнего магнитного поля. На фиг. 1B показан ряд выровненных магнитных моментов в ферромагнитном материале в отсутствие внешнего магнитного поля. Ферромагнитный материал может образовывать индуцированное магнитное поле в направлении выровненных магнитных моментов.[0046] Materials that are ferromagnetic can be magnetized by an external magnetic field, for example, the material's magnetic moments align in one direction, and remain magnetized after the external magnetic field is removed. In FIG. 1B shows a series of aligned magnetic moments in a ferromagnetic material in the absence of an external magnetic field. The ferromagnetic material can generate an induced magnetic field in the direction of aligned magnetic moments.
[0047] Ферромагнетизм является свойством не только химического состава материала, но также кристаллической структуры и микроструктуры материала. Например, существуют ферромагнитные сплавы металлов, которые содержат элементы, не являющиеся ферромагнитными. Ферромагнитный материал имеет высокую чувствительность к внешнему магнитному полю и имеет тенденцию сохранять магнитное поле после удаления внешнего магнитного поля. Частицы, содержащие ферромагнитный материал, могут подвергаться индуцированной магнитным полем агрегации, поскольку они сохраняют магнитное поле. Таким образом, после того, как магнитная мешалка перемешивает ферромагнитные частицы в образце, ферромагнитные частицы могут оставаться намагниченными и слипшимися. Примеры ферромагнитных материалов включают железо, никель и кобальт.[0047] Ferromagnetism is a property not only of the chemical composition of a material, but also of the crystal structure and microstructure of the material. For example, there are ferromagnetic metal alloys that contain elements that are not ferromagnetic. A ferromagnetic material is highly sensitive to an external magnetic field and tends to retain a magnetic field after the external magnetic field is removed. Particles containing ferromagnetic material may be subject to magnetic field induced aggregation because they retain a magnetic field. Thus, after the magnetic stirrer stirs the ferromagnetic particles in the sample, the ferromagnetic particles may remain magnetized and stuck together. Examples of ferromagnetic materials include iron, nickel and cobalt.
[0048] Ферримагнитный материал может иметь множество групп атомов с противоположными магнитными моментами. На фиг. 1D показаны магнитные моменты двух различных групп атомов, которые являются обратновыровненными и неравными. Магнитные моменты одной группы могут быть сильнее, чем магнитные моменты другой группы, таким образом вызывая суммарный магнетизм. Кристаллическая структура ферримагнитного материала содержит магнитные подрешетки с магнитными моментами, причем магнитные моменты двух подрешеток являются обратновыровненными и неравными. Противоположные магнитные моменты являются неравными, и остается самопроизвольное намагничивание. Ферримагнитные материалы могут также иметь высокое удельное электросопротивление. Когда внешнее магнитное поле удаляют от ферримагнитного материала, ферримагнитный материал может оставаться намагниченным или может стать ненамагниченным в зависимости от конкретного ферримагнитного материала. Примером ферримагнитного материала является феррит.[0048] A ferrimagnetic material may have multiple groups of atoms with opposite magnetic moments. In FIG. 1D shows the magnetic moments of two different groups of atoms that are back-aligned and unequal. The magnetic moments of one group can be stronger than the magnetic moments of another group, thus causing net magnetism. The crystal structure of the ferrimagnetic material contains magnetic sublattices with magnetic moments, the magnetic moments of the two sublattices being inversely aligned and unequal. Opposite magnetic moments are unequal and spontaneous magnetization remains. Ferrimagnetic materials can also have high electrical resistivity. When the external magnetic field is removed from the ferrimagnetic material, the ferrimagnetic material may remain magnetized or may become unmagnetized, depending on the specific ferrimagnetic material. An example of a ferrimagnetic material is ferrite.
[0049] На фиг. 1C показаны магнитные моменты в антиферромагнитном материале. В данном случае две различные группы являются обратновыровненными и равными. Одна группа магнитных моментов ориентирована в одном направлении, тогда как вторая группа магнитных моментов ориентирована в противоположном направлении. Сила этих двух групп магнитных моментов равна, таким образом, в присутствии внешнего магнитного поля антиферромагнитная частица не будет создавать индуцированное магнитное поле.[0049] FIG. 1C shows the magnetic moments in an antiferromagnetic material. In this case, the two different groups are back-aligned and equal. One group of magnetic moments is oriented in one direction, while the second group of magnetic moments is oriented in the opposite direction. The strength of these two groups of magnetic moments is equal, thus, in the presence of an external magnetic field, an antiferromagnetic particle will not create an induced magnetic field.
[0050] Суперпарамагнетизм является пятым типом магнитного поведения, при котором наночастицы, например, размером менее 50 нм, изготовленные из ферромагнитного или ферримагнитного материала, являются достаточно маленькими для вмещения единственного магнитного домена. Суперпарамагнитные материалы могут проявлять подобное парамагнетикам поведение вне магнитного поля, но могут быть более чувствительными к магнитному полю, чем парамагнитные материалы в присутствии внешнего магнитного поля.[0050] Superparamagnetism is a fifth type of magnetic behavior in which nanoparticles, eg, smaller than 50 nm, made from a ferromagnetic or ferrimagnetic material are small enough to contain a single magnetic domain. Superparamagnetic materials may exhibit similar behavior to paramagnets outside of a magnetic field, but may be more sensitive to a magnetic field than paramagnetic materials in the presence of an external magnetic field.
[0051] Согласно различным примерам напряженность магнитного поля ферримагнитных частиц может быть больше или равной приблизительно 20 эме/г, приблизительно 25 эме/г, приблизительно 30 эме/г, приблизительно 35 эме/г, приблизительно 40 эме/г, приблизительно 45 эме/г, приблизительно 50 эме/г, приблизительно 75 эме/г, приблизительно 100 эме/г, приблизительно 150 эме/г, приблизительно 175 эме/г, приблизительно 200 эме/г, приблизительно 225 эме/г, приблизительно 250 эме/г, в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г или от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г. Это значение можно рассматривать как максимальную напряженность поля частицы, которая является мерой напряженности магнитного поля, создаваемой частицей при воздействии магнитного поля. В комбинации с напряженностью магнитного поля ферримагнитных частиц проницаемость ферримагнитной частицы должна быть достаточной для создания индуцированного магнитного поля, большего или равного приблизительно 10 эме/г, 15 эме/г, 20 эме/г, приблизительно 25 эме/г, приблизительно 30 эме/г, приблизительно 35 эме/г, приблизительно 40 эме/г, приблизительно 45 эме/г, приблизительно 50 эме/г, приблизительно 75 эме/г, приблизительно 100 эме/г, приблизительно 150 эме/г, приблизительно 175 эме/г, приблизительно 200 эме/г, приблизительно 225 эме/г, приблизительно 250 эме/г, в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г или от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г. Магнитное поле, действию которого подвергаются ферримагнитные частицы, может иметь напряженность от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед, от приблизительно 725 эрстед до приблизительно 775 эрстед, меньшую, равную или большую чем приблизительно 700 эрстед, 725, 750, 775 или приблизительно 800 эрстед.[0051] According to various examples, the magnetic field strength of the ferrimagnetic particles may be greater than or equal to about 20 emu/g, about 25 emu/g, about 30 emu/g, about 35 emu/g, about 40 emu/g, about 45 emu/g g, approximately 50 emu/g, approximately 75 emu/g, approximately 100 emu/g, approximately 150 emu/g, approximately 175 emu/g, approximately 200 emu/g, approximately 225 emu/g, approximately 250 emu/g, in the range from about 20 emu/g to about 250 emu/g, or from about 35 emu/g to about 100 emu/g. This value can be thought of as the particle's maximum field strength, which is a measure of the magnetic field strength generated by the particle when subjected to a magnetic field. In combination with the magnetic field strength of the ferrimagnetic particles, the permeability of the ferrimagnetic particle must be sufficient to produce an induced magnetic field greater than or equal to approximately 10 emu/g, 15 emu/g, 20 emu/g, approximately 25 emu/g, approximately 30 emu/g , approximately 35 emu/g, approximately 40 emu/g, approximately 45 emu/g, approximately 50 emu/g, approximately 75 emu/g, approximately 100 emu/g, approximately 150 emu/g, approximately 175 emu/g, approximately 200 emu/g, about 225 emu/g, about 250 emu/g, ranging from about 10 emu/g to about 250 emu/g or from about 35 emu/g to about 100 emu/g. The magnetic field to which the ferrimagnetic particles are exposed may be from about 700 oersteds to about 800 oersteds, from about 725 oersteds to about 775 oersteds, less than, equal to or greater than about 700 oersteds, 725, 750, 775 or about 800 oersteds.
[0052] Согласно различным примерам остаточная намагниченность ферримагнитных материалов может быть в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 30 эме/г, от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г, от приблизительно 1 эме/г до приблизительно 8 эме/г, от приблизительно 3 эме/г до приблизительно 5 эме/г, меньшей, равной или большей чем приблизительно 0 эме/г, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или приблизительно 30 эме/г. [0052] According to various examples, the remanence of ferrimagnetic materials can range from about 0 emu/g to about 30 emu/g, from about 0 emu/g to about 10 emu/g, from about 1 emu/g to about 8 emu /g, from about 3 emu/g to about 5 emu/g, less than, equal to or greater than about 0 emu/g, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or approximately 30 emu/g.
[0053] Магнитные компоненты частиц могут представлять собой магнитные наночастицы, магнитные субмикронные частицы или магнитные микрометровые частицы. Ферримагнитные частицы, описанные в данном документе, могут иметь множество различных структур. Например, ферримагнитные частицы могут представлять собой магнитные наночастицы, включенные в полимерную матрицу или матрицу на основе кремнезема, магнитными шариками, заключенными в оболочку из кремнезема или полимерную оболочку, магнитными наночастицами или магнитными шариками, функционализированными органическими лигандами, магнитными наночастицами или шариками без покрытия. В примерах, где ферримагнитные частицы являются частицами типа ядро-оболочка, оболочка может включать покрытие, описанное в данном документе.[0053] The magnetic components of the particles can be magnetic nanoparticles, magnetic submicron particles, or magnetic micrometer particles. The ferrimagnetic particles described herein may have many different structures. For example, the ferrimagnetic particles can be magnetic nanoparticles embedded in a polymer or silica matrix, silica or polymer sheathed magnetic beads, magnetic nanoparticles or magnetic beads, functionalized organic ligands, uncoated magnetic nanoparticles or beads. In instances where the ferrimagnetic particles are core-shell particles, the shell may include a coating as described herein.
B. ПокрытиеB. Coating
[0054] Ферримагнитные частицы по настоящему раскрытию могут содержать ферримагнитное ядро, окруженное покрытием. В примере ферримагнитные частицы покрыты одним или более слоями немагнитного материала. Применение покрытых ферримагнитных частиц, не содержащих открытого железа на своих поверхностях, может исключать возможность препятствования железа некоторым дальнейшим манипуляциям с образцом. Покрытие может представлять собой, например, полимерный слой или слой на основе кремнезема.[0054] The ferrimagnetic particles of the present disclosure may comprise a ferrimagnetic core surrounded by a coating. In an example, ferrimagnetic particles are coated with one or more layers of non-magnetic material. The use of coated ferrimagnetic particles that do not contain exposed iron on their surfaces can eliminate the possibility of iron preventing some further manipulation of the sample. The coating may be, for example, a polymer layer or a layer based on silica.
[0055] Примеры полимерных слоев могут включать полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, поливиниловый спирт или любой другой подходящий полимер. Примеры слоев на основе кремнезема могут включать диоксид кремния, боросиликат, натронную известь, титанат бария и другие типы стекла. Полимерный слой или слой на основе кремнезема может предназначаться для регулирования плотности ферримагнитных частиц. Например, полимерный слой или слой на основе кремнезема может регулировать плотность ферримагнитных частиц до уровня, близкого к плотности образца, например, водного образца (например, приблизительно 1 г/см3).[0055] Examples of polymer layers may include polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, or any other suitable polymer. Examples of silica-based layers may include silica, borosilicate, soda lime, barium titanate, and other types of glass. The polymeric or silica-based layer may be designed to control the density of the ferrimagnetic particles. For example, the polymeric or silica-based layer can control the density of the ferrimagnetic particles to a level close to that of a sample, eg, an aqueous sample (eg, about 1 g/cm 3 ).
[0056] В других примерах другие типы покрытия могут включать металлическое покрытие, такое как алюминий, золото, оксид цинка или любое из других покрытий, упомянутых в данном документе, и т.п. Кроме того, любое из покрытий, описанных в данном документе, может содержать включенный флуоресцентный или цветной краситель. [0056] In other examples, other types of coating may include a metallic coating such as aluminum, gold, zinc oxide, or any of the other coatings mentioned herein, and the like. Additionally, any of the coatings described herein may contain an incorporated fluorescent or color dye.
[0057] Покрытие может также содержать лиганд, такой как реагент захвата или функциональную группу, включая упомянутые в данном документе, для селективного или неселективного связывания целевых аналитов. Функциональная группа может быть предназначена для адсорбции биомолекул, таких как нуклеиновые кислоты, которые могут неспецифично относительно последовательности и обратимо связываться с функциональной группой на покрытии ферримагнитных частиц. Полинуклеотиды могут представлять собой ДНК, РНК или полиамидные нуклеиновые кислоты (PNA). В примере функциональная группа представляет собой карбоксильную группу. Различные покрытия, содержащие функциональные группы, подходящие для этих целей, описаны в патенте США №5705628, патенте США №5898071 и патенте США №6534262, идеи которых, таким образом, включены посредством ссылки в настоящую заявку во всей их полноте. Любое из покрытий, описанных в данном документе, можно функционализировать с помощью химических веществ для модификации поверхности, как описано в данном документе, например, карбоновой кислотой, стрептавидином, амином, гидразидом, силанолом, азидом. И их можно дополнительно функционализировать с помощью биологических молекул, таких как антитела, ферменты, фрагменты ДНК или РНК, катализаторы и т.п.[0057] The coating may also contain a ligand, such as a capture reagent or a functional group, including those mentioned herein, for selective or non-selective binding of target analytes. The functional group may be designed to adsorb biomolecules, such as nucleic acids, which can non-sequence-specifically and reversibly bind to the functional group on the coating of the ferrimagnetic particles. Polynucleotides can be DNA, RNA or polyamide nucleic acids (PNA). In the example, the functional group is a carboxyl group. Various coatings containing functional groups suitable for these purposes are described in US patent No. 5705628, US patent No. 5898071 and US patent No. 6534262, the ideas of which are thus incorporated by reference into the present application in their entirety. Any of the coatings described herein can be functionalized with surface modification chemicals as described herein, eg, carboxylic acid, streptavidin, amine, hydrazide, silanol, azide. And they can be further functionalized with biological molecules such as antibodies, enzymes, DNA or RNA fragments, catalysts, and the like.
[0058] В некоторых примерах покрытие может содержать реагент захвата. Реагент захвата может быть предназначен для захвата аналита в образце. Поверхность ферримагнитных частиц может быть покрыта реагентом захвата, который является подходящим лигандом или рецептором (например, антителами, лектинами, олигонуклеотидами, другими аффинными группами или любым из других реагентов захвата, упомянутых в данном документе), который может селективно связывать целевой аналит или группу аналитов в смеси. В некоторых примерах реагент захвата может представлять собой антитело. [0058] In some examples, the coating may contain a capture reagent. The capture reagent may be designed to capture the analyte in the sample. The surface of the ferrimagnetic particles may be coated with a capture reagent, which is a suitable ligand or receptor (e.g., antibodies, lectins, oligonucleotides, other affinity groups, or any of the other capture reagents mentioned herein) that can selectively bind the target analyte or group of analytes in mixtures. In some examples, the capture reagent may be an antibody.
[0059] Специалисты в данной области техники поймут, что для этой цели можно использовать любое количество реагентов захвата, например, аптамеры, наночастицы, связывающие белки и т.п. Реагент захвата может быть разработан для захвата конкретного аналита или конкретной панели аналитов, например, панели для определения лекарственных средств или панели для оценки эндокринной функции и т.п.[0059] Those skilled in the art will appreciate that any number of capture reagents can be used for this purpose, such as aptamers, nanoparticles, binding proteins, and the like. The capture reagent can be designed to capture a particular analyte or a particular panel of analytes, such as a drug detection panel or an endocrine function panel, and the like.
[0060] Альтернативно лиганд может включать фермент. В некоторых вариантах осуществления фермент может быть связан с покрытием для селективного взаимодействия с субстратом данного фермента. При взаимодействии с субстратом фермент может функционировать, разрушая или расщепляя субстрат. Это может приводить к образованию представляющего интерес вещества путем действия фермента или к удалению субстрата из образца. Согласно различным вариантам осуществления фермент может представлять собой трипсин.[0060] Alternatively, the ligand may include an enzyme. In some embodiments, the implementation of the enzyme may be associated with a coating for selective interaction with the substrate of this enzyme. When interacting with a substrate, an enzyme can function by destroying or degrading the substrate. This may result in the formation of the substance of interest by the action of the enzyme, or in the removal of the substrate from the sample. In various embodiments, the enzyme may be trypsin.
[0061] Хотя только один слой покрытия описан, понятно, что некоторые примеры могут включать несколько слоев покрытия. Например, некоторые примеры могут включать основное металлическое покрытие с полимерным покрытием или функциональной группой, расположенными на нем. В некоторых примерах слой покрытия может функционировать, удерживая в достаточной степени внешнее покрытие на ферримагнитной частице.[0061] While only one coating layer has been described, it is understood that some examples may include multiple coating layers. For example, some examples may include a base metal coating with a polymer coating or a functional group located thereon. In some examples, the coating layer may function to sufficiently retain the outer coating on the ferrimagnetic particle.
C. Изготовление C. Manufacturing
[0062] Ферримагнитные частицы можно изготовлять с помощью любого подходящего способа изготовления наномерных-микромерных магнитных частиц. В качестве примера в патенте США №5648124 раскрыт способ приготовления чувствительных к магнитному полю микрочастиц, и он таким образом включен в данный документ посредством ссылки во всей его полноте. Ферримагнитные частицы можно изготовлять с применением любого подходящего ферримагнитного материала, описанного в данном документе.[0062] Ferrimagnetic particles can be manufactured using any suitable method for manufacturing nanoscale-micrometer magnetic particles. By way of example, US Pat. No. 5,648,124 discloses a process for preparing magnetically sensitive microparticles and is hereby incorporated herein by reference in its entirety. Ferrimagnetic particles can be made using any suitable ferrimagnetic material described herein.
[0063] Например, ферримагнитная частица может быть изготовлена путем добавления сперва ферримагнитных наночастиц в химическую баню. Наночастицы можно инкапсулировать в неорганической матрице из кремнезема, таким образом получая микрочастицу, которая содержит множество ферримагнитных частиц. Затем можно использовать обработку ультразвуком для содействия получению этих частиц в монодиспергированном виде. Хотя матрица из кремнезема упомянута выше, также можно инкапсулировать отдельные ферримагнитные наночастицы или микрочастицы в других неорганических или органических материалах. Например, ферримагнитные наночастицы можно инкапсулировать в SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2 или любом подходящем керамическом материале. В качестве дополнительного примера ферримагнитные наночастицы можно инкапсулировать в органическом материале, таком как полиакриловая кислота (PAA), поли(метилакрилат) (PMA), полистирол (PS), дивинилбензол (DVB), поливинилпирролидон (PVP) или поливиниловый спирт (PVA).[0063] For example, a ferrimagnetic particle can be made by first adding ferrimagnetic nanoparticles to a chemical bath. The nanoparticles can be encapsulated in an inorganic silica matrix, thus obtaining a microparticle that contains a plurality of ferrimagnetic particles. Sonication can then be used to help obtain these particles in a monodispersed form. Although the silica matrix is mentioned above, it is also possible to encapsulate individual ferrimagnetic nanoparticles or microparticles in other inorganic or organic materials. For example, ferrimagnetic nanoparticles can be encapsulated in SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 or any suitable ceramic material. As a further example, ferrimagnetic nanoparticles can be encapsulated in an organic material such as polyacrylic acid (PAA), poly(methyl acrylate) (PMA), polystyrene (PS), divinylbenzene (DVB), polyvinylpyrrolidone (PVP), or polyvinyl alcohol (PVA).
[0064] В другом примере ферромагнитный материал можно использовать для изготовления ферримагнитных частиц. Магнитные свойства можно изменять путем изменения структуры ферромагнитного материала. Гематит (Fe2O3) представляет собой природный ферромагнетик, когда ему позволяют кристаллизоваться в его чистом виде. Однако, если добавляются примеси, такие как никель и цинк, тогда никель и цинк могут занимать место некоторых атомов железа в кристаллической структуре, таким образом превращая природный ферромагнитный материал в ферримагнитную частицу. Или в другом примере ферромагнитный гематит можно измельчать до размера менее 50 нм, так что каждая частица содержит единственный магнитный домен. В данном виде частица может представлять собой суперпарамагнитную частицу. Иллюстративная ферримагнитная частица может быть выполнена из наночастиц ферримагнитного магнетита размером 50-100 нм, соединенных вместе в кремнеземе или полимере. Данные наночастицы слишком большие, чтобы быть суперпарамагнитными. [0064] In another example, a ferromagnetic material can be used to make ferrimagnetic particles. The magnetic properties can be changed by changing the structure of the ferromagnetic material. Hematite (Fe 2 O 3 ) is a naturally occurring ferromagnet when allowed to crystallize in its pure form. However, if impurities such as nickel and zinc are added, then nickel and zinc can take the place of some of the iron atoms in the crystal structure, thus converting the naturally occurring ferromagnetic material into a ferrimagnetic particle. Or in another example, ferromagnetic hematite can be ground to a size of less than 50 nm such that each particle contains a single magnetic domain. In this form, the particle may be a superparamagnetic particle. An exemplary ferrimagnetic particle may be made from 50-100 nm ferrimagnetic magnetite nanoparticles bonded together in a silica or polymer. These nanoparticles are too large to be superparamagnetic.
II. СИСТЕМАII. SYSTEM
[0065] Идеи настоящего изобретения в общем относятся к способам и системам обработки образца для перемешивания, разделения, фильтрации или иной обработки образца (например, жидкого образца) в контейнере путем использования ферримагнитных частиц по данному раскрытию, которые побуждаются перемещаться под действием магнитного узла, расположенного около контейнера.[0065] The teachings of the present invention generally relate to methods and sample handling systems for mixing, separating, filtering, or otherwise treating a sample (e.g., a liquid sample) in a container by using the ferrimagnetic particles of this disclosure that are induced to move under the action of a magnetic assembly located around the container.
[0066] Таким образом, система обработки образца по данному раскрытию может содержать контейнер, ферримагнитные частицы, магнитный узел, расположенный по периферии контейнера, и управляющий компонент, соединенный с магнитным узлом. Магнитный узел может содержать по меньшей мере одну магнитную конструкцию, причем каждая магнитная конструкция содержит множество электромагнитов, расположенных по периферии контейнера. Каждый электромагнит отдельно управляется управляющим компонентом для создания требуемого магнитного поля в контейнере, эффективного для воздействия на ферримагнитные частицы, например, согласно способу обработки образца, включающему различные стадии. В некоторых примерах магнитный узел может содержать множество магнитных конструкций. Магнитные конструкции могут быть расположены в горизонтальных или по существу горизонтальных слоях. В других примерах магнитные конструкции могут быть расположены в вертикальных или по существу вертикальных слоях. [0066] Thus, the sample processing system of this disclosure may include a container, ferrimagnetic particles, a magnetic assembly located on the periphery of the container, and a control component connected to the magnetic assembly. The magnetic assembly may comprise at least one magnetic structure, each magnetic structure comprising a plurality of electromagnets disposed around the periphery of the container. Each electromagnet is separately controlled by a control component to create the required magnetic field in the container, effective for influencing ferrimagnetic particles, for example, according to a sample processing method including various stages. In some examples, the magnetic assembly may comprise a plurality of magnetic structures. The magnetic structures may be arranged in horizontal or substantially horizontal layers. In other examples, the magnetic structures may be arranged in vertical or substantially vertical layers.
[0067] В еще одних примерах может присутствовать магнитопроницаемая закорачивающая пластина или конструкция ниже, выше и/или между магнитными системами. Магнитопроницаемая закорачивающая пластина сильно снижает энергопотребление путем концентрирования магнитного поля в одном конкретном месте, а не в двух.[0067] In still other examples, a magnetically permeable shorting plate or structure may be present below, above and/or between the magnetic systems. The permeable shorting plate greatly reduces power consumption by concentrating the magnetic field in one specific location instead of two.
[0068] В некоторых примерах система обработки образца может также содержать магнит или электромагнит, способный собирать ферримагнитные частицы в контейнере, с обеспечением тем самым отделения ферримагнитных частиц от образца, находящегося в контейнере.[0068] In some examples, the sample handling system may also include a magnet or electromagnet capable of collecting ferrimagnetic particles in the container, thereby separating the ferrimagnetic particles from the sample in the container.
[0069] Специалистам в данной области техники будет понятно, что контейнер, магнитный узел и управляющий компонент могут быть выполнены любым подходящим образом для создания переменных магнитных полей (например, осциллирующие магнитные поля, вращающиеся магнитные поля) в контейнере. В заявке PCT № PCT/IB2016/057189 Arnold etc. (Арнольда и др.), раскрыты электромагнитные узлы для обработки жидкостей, подходящие для использования в настоящем изобретении, и, таким образом, она включена посредством ссылки в данный документ во всей ее полноте. [0069] Those skilled in the art will appreciate that the container, magnet assembly, and control component may be configured in any suitable manner to create alternating magnetic fields (eg, oscillating magnetic fields, rotating magnetic fields) in the container. In PCT Application No. PCT/IB2016/057189 Arnold etc. (Arnold et al.), fluid handling electromagnetic assemblies suitable for use in the present invention have been disclosed and are hereby incorporated by reference herein in their entirety.
A. КонтейнерA. Container
[0070] Система обработки образца может содержать контейнер, содержащий образец для обработки. Контейнер может в целом представлять собой любой тип контейнера, выполненный с возможностью удерживания образца (например, жидкого образца), таким как лунка для образца, сосуд, резервуар для жидкости или т.п., ограничивающих в нем содержащую жидкость камеру. Как показано на фиг. 2, система 200 обработки образца может содержать контейнер 220. Иллюстративный контейнер 220 может проходить от открытого, верхнего конца (открытого во внешнюю атмосферу) до нижнего, закрытого конца, так что образец в контейнере 220 может загружаться в открытый, верхний конец и/или удаляться из него с помощью одного или более устройств для загрузки/сбора жидкости (не показаны). Специалистам в данной области техники будет понятно, что контейнер может содержать удаляемую крышку, которая может быть соединена с открытым, верхним концом (например, пробирка Эппендорфа) на различных стадиях обработки, например, для предотвращения утечки жидкости, загрязнения и/или испарения. Иллюстративные устройства для загрузки/сбора жидкости могут включать, но без ограничения этим, ручные устройства для загрузки образца (например, пипетка), многоканальные пипеточные устройства, акустические устройства для дозирования жидкости и/или автодозатор, все в качестве неограничивающих примеров. [0070] The sample processing system may include a container containing the sample to be processed. The container may generally be any type of container capable of holding a sample (eg, a liquid sample), such as a sample well, vessel, liquid reservoir, or the like, enclosing a liquid-containing chamber therein. As shown in FIG. 2, the
[0071] Системы обработки образцов, описанные в данном документе, могут быть выполнены с возможностью обработки образцов в микромасштабе или макромасштабе (включая форматы больших объемов). В общем, макромасштаб включает объемы жидкости в диапазоне миллилитров, тогда как объемы обработки жидкости в микромасштабе включают объемы жидкости в диапазоне менее миллилитра, таком как микролитры, нанолитры или пиколитры. Форматы с большими объемами могут включать обработку объемов жидкости более 1 мл. Например, системы обработки образца согласно различным аспектам идей настоящего изобретения могут быть способны обрабатывать объем жидкости от приблизительно 10 мкл до приблизительно 1 мл и даже больше, включая, например, приблизительно 1,5 мл, приблизительно 2 мл, приблизительно 5 мл, приблизительно 10 мл или больше. Однако с учетом идей настоящего изобретения будет понятно, что системы обработки образца могут обрабатывать любой поддающийся обработке объем жидкости, как описано в данном документе. В другом примере контейнер может быть способен обрабатывать объем жидкости приблизительно от 10 мкл до 500 мкл.[0071] The sample processing systems described herein can be configured to process samples at the microscale or macroscale (including large volume formats). In general, the macro scale includes liquid volumes in the milliliter range, while the micro scale liquid processing volumes include liquid volumes in the sub-milliliter range, such as microliters, nanoliters, or picoliters. Large volume formats may include handling liquid volumes greater than 1 ml. For example, sample processing systems in accordance with various aspects of the teachings of the present invention may be capable of handling fluid volumes from about 10 μl to about 1 ml and even more, including, for example, about 1.5 ml, about 2 ml, about 5 ml, about 10 ml. or more. However, in view of the teachings of the present invention, it will be appreciated that sample handling systems can handle any processable volume of liquid as described herein. In another example, the container may be capable of handling a volume of liquid from about 10 µl to 500 µl.
[0072] Согласно различным аспектам идей настоящего изобретения в системах и способах, описанных в данном документе, могут использоваться контейнеры, которые можно заполнять или частично заполнять различными объемами образца, с обеспечением тем самым снижения или увеличения объема образца, подлежащего обработке, в зависимости, например, от доступности или стоимости образца и/или от требований конкретного анализа. В некоторых аспектах образцы, подлежащие обработке (и реагенты, используемые для их обработки), можно непосредственно добавлять в открытый контейнер (например, посредством автодозатора или пипетки, вставленной в открытый конец контейнера) и можно, аналогично, непосредственно удалять из него (например, посредством компонента для сбора), например, после обработки.[0072] In accordance with various aspects of the teachings of the present invention, the systems and methods described herein can utilize containers that can be filled or partially filled with different volumes of sample, thereby reducing or increasing the volume of sample to be processed, depending on, for example, , the availability or cost of the sample, and/or the requirements of a particular assay. In some aspects, the samples to be processed (and the reagents used to process them) can be directly added to an open container (for example, by means of an autosampler or a pipette inserted into the open end of the container) and can likewise be directly removed from it (for example, by component to collect), for example, after processing.
[0073] В качестве другого примера контейнер может содержать камеру с непрерывным потоком жидкости. В некоторых аспектах, например, контейнер может содержать пробник с открытым отверстием, причем пробник с открытым отверстием содержит трубчатый элемент, впускное отверстие для притока образца и выпускное отверстие для оттока образца и конец, открытый в атмосферу и выполненный таким образом, что приток и отток образца направлены к концу для сохранения постоянного уровня образца. В связанных аспектах пробник с открытым отверстием может быть выполнен с возможностью приема субстрата, содержащего аналит на по меньшей мере части его поверхности, на образец, чтобы вызвать перенос по меньшей мере части аналита с поверхности субстрата на образец. В качестве неограничивающего примера субстрат может представлять собой волокно для твердофазной микроэкстракции (SPME).[0073] As another example, the container may include a continuous fluid flow chamber. In some aspects, for example, the container may comprise an open port probe, wherein the open port probe comprises a tubular member, a sample inlet and a sample outlet, and an end open to the atmosphere and configured such that the sample inflow and outflow pointed towards the end to maintain a constant sample level. In related aspects, an open port probe may be configured to receive a substrate containing an analyte on at least a portion of its surface onto a sample to cause transfer of at least a portion of the analyte from the surface of the substrate to the sample. As a non-limiting example, the substrate may be a solid phase microextraction (SPME) fiber.
[0074] В качестве дополнительного примера пробник с открытым отверстием может содержать трубку с открытым кончиком, который выполнен с возможностью как введения, так и извлечения образца непрерывным образом, обеспечивая постоянный уровень образца в конце. В данном конкретном примере пробник с открытым отверстием может содержать первый цилиндрический элемент, расположенный внутри второго цилиндрического элемента, размещенные в соосной конфигурации. Образец перемещается к концу по кольцевому пространству между двумя цилиндрическими элементами, а затем перемещается из конца по внутреннему цилиндру. Следует принимать во внимание, что, если приток или отток жидкости отсутствует, уровень образца будет оставаться постоянным, и во многих отношениях пробник с открытым отверстием будет работать аналогично другим контейнерам, описанным ранее, таким как сосуд. Пробник с открытым отверстием можно использовать для извлечения аналитов с поверхности субстрата, который входит в контакт с образцом на конце. В нескольких примерах ферримагнитные частицы можно вводить в образец на конце пробника с открытым отверстием и в комбинации с системами обработки образца и магнитными блоками и/или системами, содержащими электромагниты, описанными в данном документе, на ферримагнитные частицы можно воздействовать, чтобы они сопротивлялись оттоку образца из конца и оставались вблизи конца посредством наличия магнитных полей. Кроме того, магнитные узлы и/или конструкции вызывают вращение или перемещение назад и вперед в x-, y- и z-направлениях ферримагнитных частиц, ограниченных наличием магнитных полей. Хотя электромагниты можно выбирать достаточно сильные для предотвращения какого-либо высвобождения ферримагнитных частиц с поверхности кончика, для захвата ферримагнитных частиц также можно использовать постоянный магнит, расположенный ниже по потоку, или электромагнит (не показан), тем самым предотвращая какой-либо дальнейший анализ от загрязнения. [0074] As an additional example, an open port probe may comprise an open tip tube that is configured to both insert and withdraw the sample in a continuous manner, providing a constant level of sample at the end. In this particular example, the open port probe may comprise a first cylindrical element positioned within a second cylindrical element placed in a coaxial configuration. The sample moves towards the end along the annular space between two cylindrical elements and then moves from the end along the inner cylinder. It should be appreciated that if there is no inflow or outflow of fluid, the sample level will remain constant and in many respects the open port probe will operate similarly to other containers previously described, such as a vessel. An open hole probe can be used to extract analytes from the surface of a substrate that comes into contact with the sample at the end. In several examples, ferrimagnetic particles can be introduced into the sample at the end of the open hole probe, and in combination with the sample handling systems and magnetic blocks and/or systems containing electromagnets described herein, the ferrimagnetic particles can be manipulated to resist sample outflow from end and remained near the end by means of the presence of magnetic fields. In addition, magnetic assemblies and/or structures cause rotation or movement back and forth in the x-, y- and z-directions of ferrimagnetic particles, limited by the presence of magnetic fields. Although electromagnets can be chosen strong enough to prevent any release of ferrimagnetic particles from the tip surface, a downstream permanent magnet or electromagnet (not shown) can also be used to capture ferrimagnetic particles, thereby preventing any further analysis from contamination. .
[0075] Хотя цилиндрические элементы были описаны выше при описании трубы, следует понимать, что другие формы с различными формами сечения также можно использовать, включая треугольную, квадратную, прямоугольную или любую другую многостороннюю форму. Магнитные узлы и/или магнитные конструкции, которые содержат электромагниты, можно помещать снаружи металлической трубы, или они могут быть частью самой металлической трубы и быть непосредственно цельными с металлом на кончике или вблизи него.[0075] Although cylindrical elements have been described above in connection with the description of the pipe, it should be understood that other shapes with various sectional shapes can also be used, including triangular, square, rectangular, or any other multi-sided shape. The magnetic assemblies and/or magnetic structures that contain the electromagnets may be placed outside the metal tube, or they may be part of the metal tube itself and directly integral with the metal at or near the tip.
B. Магнитный узелB. Magnetic assembly
[0076] Хотя системы, устройства и способы, описанные в данном документе, можно использовать совместно с многими другими системами обработки образца, иллюстративная система 200 обработки образца показана схематически на ФИГ. 2. Следует понимать, что система 200 обработки образца представляет собой только одну возможную систему обработки образца для использования согласно примерам систем, устройств и способов, описанных в данном документе, и все системы обработки образца и/или их компоненты с другими конфигурациями и рабочими характеристиками можно также использовать согласно системам, устройствам и способам, описанным в данном документе. Как показано на ФИГ. 2, иллюстративная система 200 обработки образца содержит магнитный узел 205, содержащий по меньшей мере одну магнитную конструкцию 210. Магнитная конструкция 210 содержит множество электромагнитов 210a-d. Как обсуждается более подробно ниже, магнитный узел 205 выполнен с возможностью генерирования (создания) переменного магнитного поля или магнитной силы в контейнере 220 и может содержать по меньшей мере одну магнитную конструкцию 210, которая может быть расположена относительно контейнера 220 таким образом, чтобы генерировать в нем магнитное поле. В некоторых примерах магнитный узел 205 может быть выполнен с возможностью генерирования статического магнитного поля с обеспечением тем самым сбора ферримагнитных частиц. Каждая магнитная конструкция 210 может содержать множество электромагнитов 210a-d, причем каждый из множества электромагнитов 210a-d содержит электропроводящую катушку, расположенную вокруг центральной линии, которая проходит в направлении центральной оси магнитной конструкции 210.[0076] Although the systems, devices, and methods described herein can be used in conjunction with many other sample processing systems, an exemplary
[0077] Как указано выше, каждая магнитная конструкция 210 магнитного узла 205 может содержать множество электромагнитов 210a-d. Хотя четыре электромагнита 210a-d относятся к магнитной конструкции 210, например, будет понятно, что идеи настоящего изобретения не ограничены таким образом, поскольку можно использовать любое число электромагнитов, способных функционировать согласно различным аспектам идей заявителя. Например, магнитная конструкция 210 может содержать 2 электромагнита, 3 электромагнита, 4 электромагнита, 5 электромагнитов, 6 электромагнитов, 7 электромагнитов, 8 электромагнитов, 9 электромагнитов, 10 электромагнитов или больше. Электромагниты могут включать в себя любой электромагнит, известный специалистам в данной области техники, включая, например, соленоид с ферромагнитным ядром. Электромагниты могут иметь различные формы, включая квадратную, прямоугольную, круглую, эллиптическую или любую другую форму, способную функционировать согласно различным аспектам идей заявителя. Кроме того, в некоторых аспектах можно использовать магнитные линзы, чтобы модифицировать (например, придавать иную форму) магнитное поле, генерируемое электромагнитами в контейнере.[0077] As noted above, each
[0078] Согласно различным аспектам идей настоящего изобретения магнитная конструкция 210 может быть включена в различные системы 200 обработки образца и устройства для манипуляций с жидкостями. Система обработки образца может содержать, например, одну или множество магнитных конструкций 210, расположенных в горизонтальных или по существу горизонтальных слоях. Кроме того или альтернативно, в некоторых примерах электромагниты различных магнитных конструкций 210 (например, из различных разнесенных по вертикали слоев) можно выборочно заряжать энергией, чтобы обрабатывать различные объемы образца и/или влиять на характеристики магнитного поля, генерируемого магнитным узлом 205. [0078] According to various aspects of the teachings of the present invention, the
[0079] Например, магнитный узел 205 может содержать множество магнитных конструкций. Каждая из магнитных конструкций содержит горизонтальный или по существу горизонтальный слой электромагнитов, расположенных в плоскости, перпендикулярной или по существу перпендикулярной вертикальной оси контейнера 220. Как указано числом магнитных конструкций, иллюстративный магнитный узел 205 может содержать ряд разнесенных по вертикали слоев магнитных конструкций, включая 2 магнитные конструкции, 3 магнитные конструкции, 4 магнитные конструкции, 5 магнитных конструкций, 10 магнитных конструкций, 20 магнитных конструкций или больше. Кроме того, будет понятно, что, хотя четыре электромагнита 210a-d изображены как связанные с каждой магнитной системой 210 на ФИГ. 2, идеи настоящего изобретения не ограничены таким образом, поскольку можно использовать любое число электромагнитов, способных функционировать согласно различным аспектам идей заявителя, как дополнительно описано в данном документе. Кроме того, магнитные конструкции каждого слоя не обязательно идентичны. Например, хотя электромагниты слоя в магнитных конструкциях могут быть расположены так, что их центральная линия проходит в направлении контейнера 220, в некоторых аспектах электромагниты в другом слое могут иметь другую конфигурацию. В качестве примера электромагниты слоя в магнитных конструкциях могут быть ориентированы по существу ортогонально (или под другим ненулевым углом) относительно плоскости, содержащей центральную линию электромагнитов.[0079] For example, the
[0080] Магнитные конструкции могут быть образованы из множества электромагнитов, расположенных вокруг контейнера 220 на одной или более различных высотах по вертикали, причем каждый электромагнит по отдельности управляется для генерирования требуемого переменного магнитного поля (например, осциллирующего магнитного поля, вращающегося магнитного поля) в контейнере 220, эффективного для воздействия на ферримагнитные частицы, расположенные в нем. На основе выборочного приложения электрических сигналов к множеству электромагнитов, окружающих контейнер 220, на ферримагнитные частицы можно воздействовать для обеспечения вращения, кручения, горизонтального движения из стороны в сторону и/или вертикального движения вверх и вниз в жидком образце путем объединенного влияния магнитных полей, генерируемых различными электромагнитами. В качестве примера сигналы, прикладываемые к электромагнитам 210a-d каждой магнитной конструкции 210 (например, в одном горизонтальном слое), могут быть предназначены для генерирования переменных магнитных полей по существу в плоскости x-y, тогда как сигналы, прикладываемые к электромагнитам других магнитных конструкций, могут приводить к переменным магнитным полям, демонстрирующим составляющую в z-направлении или вертикальную составляющую. Таким образом, объединенное влияние множества электромагнитов может обеспечивать магнитное поле в контейнере 220 с различными характеристиками, такими как различные напряженности и/или направленность, чтобы, в качестве неограничивающего примера, быстро и эффективно перемешивать образец и/или захватывать целевые аналиты в образце.[0080] Magnetic structures can be formed from a plurality of electromagnets located around the
[0081] В некоторых примерах вертикальное положение одной или более магнитных конструкций 210 может быть регулируемым, например, для обработки различных объемов образца и/или для влияния на характеристику магнитного поля, генерируемого магнитным узлом 205. В качестве примера в некоторых аспектах магнитная конструкция 210 может быть регулируемой по вертикали согласно различным аспектам идей заявителя в зависимости, например, от объема образца в контейнере 220. Будет понятно, например, что положение магнитной конструкции 210 относительно ферримагнитных частиц и/или других магнитных конструкций может влиять на местоположение, напряженность, интенсивность, направление или другие характеристики магнитного поля, генерируемого магнитным узлом 205 в контейнере 220. Таким образом, магнитную конструкцию 210 можно перемещать на различные значения высоты для оптимальной обработки жидкостей различных объемов и/или для изменения характеристик магнитного поля, генерируемого в контейнере 220. Хотя в данном описании выше предусмотрено перемещение одной магнитной конструкции относительно другой магнитной конструкции магнитного узла 205, будет понятно, что любое количество слоев магнитных конструкций 210 можно перемещать путем элемента позиционирования (не показан), который выполнен с возможностью регулирования положения одного или более электромагнитов 210a-d или одной или более магнитных конструкций 210 друг относительно друга и/или для регулирования положения всего магнитного узла 205 относительно контейнера 220. Неограничивающие примеры элементов позиционирования могут включать поворотные приводы, линейные приводы, серводвигатели, электромоторы или т.п. В некоторых примерах объем образца в контейнере 220 можно измерять с помощью измерительного устройства (не показано), так что элемент позиционирования может автоматически регулировать положение одного или более электромагнитов 210a-d и/или магнитных конструкций 210 на основе измеренного объема образца в контейнере 220 и/или требований протокола обработки образца. В некоторых примерах элемент позиционирования может быть выполнен с возможностью регулирования положения одного или более электромагнитов 210a-d и/или магнитных конструкций 210 на основе вводимых пользователем данных, вводимых вручную данных, протокола обработки образца и/или заранее заданного объема. [0081] In some examples, the vertical position of one or more
[0082] Каждый электромагнит в магнитном узле может генерировать переменное магнитное поле, когда электрический ток, проходящий через соленоид каждого электромагнита, является переменным током. Поскольку ток изменяет направление через катушку соленоида, величина и/или направление получаемого в результате магнитного поля может изменяться. В некоторых примерах каждый электромагнит 210a-d магнитной конструкции 210 может принимать переменный ток, который сдвинут по фазе на заранее определенную величину по сравнению с переменным током, который принимают другие электромагниты магнитной конструкции 210. Таким образом, каждый электромагнит может генерировать переменное магнитное поле. Наложение каждого из генерируемых переменных магнитных полей в контейнере может обеспечивать вращающееся магнитное поле.[0082] Each electromagnet in the magnet assembly can generate an alternating magnetic field when the electric current passing through the solenoid of each electromagnet is an alternating current. As current changes direction through the solenoid coil, the magnitude and/or direction of the resulting magnetic field may change. In some examples, each electromagnet 210a-d of the
C. Управляющий компонентC. Control Component
[0083] Согласно различным аспектам идей заявителя управляющий компонент может быть соединен с магнитным узлом для управления переменным магнитным полем. Управляющий компонент может быть выполнен с возможностью избирательного приведения в действие электромагнитов магнитного узла посредством приложения одного или более радиочастотных (RF) сигналов, сигналов постоянного тока (DC), сигналов переменного тока (AC) или т.п. В качестве неограничивающего примера в некоторых аспектах управляющий компонент может быть выполнен с возможностью управления магнитным полем, генерируемым каждым из множества электромагнитов, путем приложения сигнала прямоугольной формы (тока) к каждому из множества электромагнитов. Например, сигнал прямоугольной формы может демонстрировать частоту в диапазоне от приблизительно 0,5 Гц до приблизительно 300 Гц или от приблизительно 200 Гц до приблизительно 300 Гц. Альтернативно, в некоторых аспектах управляющий компонент может быть выполнен с возможностью управлять магнитным полем, генерируемым каждым из множества электромагнитов, с помощью сигналов переменного тока, прикладываемых к множеству электромагнитов, демонстрирующих различные задержки по фазе относительно друг друга, чтобы влиять на требуемое перемещение ферримагнитных частиц в образце. Каждый электромагнит может генерировать переменное магнитное поле. Например, сигнал переменного тока, приложенный к электромагниту, может вызывать генерирование осциллирующего магнитного поля или вращающегося магнитного поля. Управляющий компонент может быть выполнен с возможностью регулирования интенсивности магнитного поля.[0083] According to various aspects of the applicant's ideas, the control component may be connected to the magnetic node to control the alternating magnetic field. The control component may be configured to selectively actuate the solenoids of the magnet assembly by applying one or more radio frequency (RF) signals, direct current (DC) signals, alternating current (AC) signals, or the like. As a non-limiting example, in some aspects the control component may be configured to control the magnetic field generated by each of the plurality of electromagnets by applying a square wave signal (current) to each of the plurality of electromagnets. For example, a square wave signal may exhibit a frequency ranging from about 0.5 Hz to about 300 Hz, or from about 200 Hz to about 300 Hz. Alternatively, in some aspects, the control component may be configured to control the magnetic field generated by each of the plurality of electromagnets with AC signals applied to the plurality of electromagnets exhibiting various phase delays relative to each other to influence the desired movement of the ferrimagnetic particles in sample. Each electromagnet can generate an alternating magnetic field. For example, an AC signal applied to an electromagnet may cause an oscillating magnetic field or a rotating magnetic field to be generated. The control component may be configured to control the intensity of the magnetic field.
[0084] В некоторых примерах с помощью управляющего компонента частота может быть настроена относительно чувствительности ферримагнитной частицы. Например, медленно движущиеся ферримагнитные частицы могут требовать более низкую частоту, чтобы они имели больше времени для перемещения к магниту, тогда как быстро движущиеся ферримагнитные частицы требуют более высокой частоты, чтобы они не сразу же перемещались к стенкам контейнера. Величина скорости частиц может зависеть от нескольких переменных, например, магнитной чувствительности материала ядра, процентного содержания магнитного материала в ядре, размера частиц и вязкости жидкости (помимо других переменных). В качестве примера ферримагнитные частицы с размерами от приблизительно 1 мкм до приблизительно 2 мкм можно подвергать воздействию магнитных полей, настроенных на частоту, составляющую приблизительно 200 Гц. В некоторых примерах можно использовать значительно более высокие частоты, чтобы вызвать вибрацию шариков, а не их перемешивание по кругу, что можно использовать для фрагментирования ДНК.[0084] In some examples, using the control component, the frequency can be adjusted relative to the sensitivity of the ferrimagnetic particle. For example, slow moving ferrimagnetic particles may require a lower frequency so that they have more time to travel to the magnet, while fast moving ferrimagnetic particles require a higher frequency so that they do not immediately travel to the walls of the container. The magnitude of the particle velocity may depend on several variables, such as the magnetic sensitivity of the core material, the percentage of magnetic material in the core, particle size, and fluid viscosity (among other variables). By way of example, ferrimagnetic particles ranging in size from about 1 µm to about 2 µm can be subjected to magnetic fields tuned to a frequency of about 200 Hz. In some examples, significantly higher frequencies can be used to cause the beads to vibrate rather than to shuffle around, which can be used to fragment DNA.
[0085] В некоторых примерах управляющий компонент может быть выполнен с возможностью управления магнитным полем, генерируемым каждым из множества электромагнитов, путем приложения сигнала прямоугольной формы или синусоидальной формы к каждому из множества электромагнитов. Сигнал как прямоугольной формы, так и синусоидальной формы может вызывать аналогичные эффекты в ферримагнитных частицах, однако, различные формы сигналов имеют различные значения потребления уровней мощности в устройстве. Это может быть пригодно при минимизации выработки тепла и потребления электроэнергии устройством.[0085] In some examples, the control component may be configured to control the magnetic field generated by each of the plurality of electromagnets by applying a square wave or sinusoidal waveform to each of the plurality of electromagnets. Both a square wave and a sinusoidal waveform can cause similar effects in ferromagnetic particles, however, different waveforms have different power consumption levels in the device. This may be useful in minimizing the heat generation and power consumption of the device.
[0086] Управляющий компонент может быть выполнен с возможностью побуждать электромагниты генерировать магнитное поле определенной интенсивности. Как описано в данном документе, диапазон интенсивности поля может быть таким же диапазоном, что и у любого электромагнита, при условии, что он способен обеспечивать перемещение частиц. В одном примере магнитное поле имеет интенсивность от приблизительно 10 мТл до приблизительно 100 мТл или от приблизительно 20 мТл до приблизительно 80 мТл, или от приблизительно 30 мТл до приблизительно 50 мТл. В некоторых примерах можно использовать более мощные электромагниты для перемешивания намного менее чувствительных микрочастиц. Однако из-за потребления мощности и необходимости установки рядом с небольшими пробирками и микротитровальными планшетами более мощные электромагниты нецелесообразны при определенных обстоятельствах. Поле может быть сфокусировано в образце, насколько это возможно. Также электромагниты могут находиться настолько близко к образцу, насколько это возможно, поскольку напряженность магнитного поля снижается пропорционально квадрату расстояния. В еще одних примерах управляющий компонент может быть выполнен с возможностью генерирования магнитного поля интенсивностью от приблизительно 15 мТл для сильно чувствительных ферримагнитных частиц до приблизительно 90 мТл в течение короткого времени для встряхивания ферримагнитных частиц. Интенсивность магнитного поля может находиться в диапазоне от 25 мТл до 40 мТл. [0086] The control component may be configured to cause the electromagnets to generate a magnetic field of a certain intensity. As described herein, the field intensity range can be the same range as any electromagnet, as long as it is capable of moving the particles. In one example, the magnetic field has an intensity of about 10 mT to about 100 mT, or about 20 mT to about 80 mT, or about 30 mT to about 50 mT. In some examples, more powerful electromagnets can be used to stir much less sensitive microparticles. However, due to the power consumption and the need to be installed next to small tubes and microtiter plates, more powerful electromagnets are not practical under certain circumstances. The field can be focused in the pattern as much as possible. Also, electromagnets can be placed as close to the sample as possible, since the magnetic field strength decreases with the square of the distance. In still other examples, the control component may be configured to generate a magnetic field of about 15 mT for highly sensitive ferrimagnetic particles to about 90 mT for a short time to shake the ferrimagnetic particles. The intensity of the magnetic field can be in the range from 25 mT to 40 mT.
[0087] Иллюстративный управляющий компонент может представлять собой усилитель класса D, который использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением на уровне 22 кГц для создания синусоидального тока 300 Гц. В некоторых примерах можно использовать другие подходящие типы усилителей, способных создавать соответствующую форму сигнала тока. Усилитель класса D может работать наилучшим образом и создавать наименьшее количество акустического шума при использовании синусоидальных токов, а не токов с квадратной формой и токов с треугольной формой.[0087] An exemplary control component may be a class D amplifier that uses pulse width modulation to drive a voltage at 22 kHz to produce a 300 Hz sinusoidal current. In some examples, other suitable types of amplifiers capable of producing an appropriate current waveform may be used. A Class D amplifier can perform best and generate the least amount of acoustic noise when using sinusoidal currents rather than square wave and triangular wave currents.
[0088] В некоторых примерах управляющий компонент может генерировать токи в электромагнитах, так что электромагнит имеет собственную индуктивность от приблизительно 10 мГн до приблизительно 50 мГн. В других примерах электромагнит может иметь собственную индуктивность от приблизительно 2 мГн до приблизительно 15 мГн.[0088] In some examples, the control component may generate currents in the electromagnets such that the electromagnet has an intrinsic inductance of about 10 mH to about 50 mH. In other examples, the electromagnet may have a self-inductance of from about 2 mH to about 15 mH.
[0089] В некоторых аспектах сигналы постоянного тока могут быть эффективными для обособления электромагнитов (например, оттягивания ферримагнитных частиц к одной стороне и/или вертикальному уровню контейнера), так что, в качестве неограничивающего примера, образец или часть образца может быть извлечена из контейнера без удаления ферримагнитных частиц.[0089] In some aspects, DC signals may be effective in isolating electromagnets (e.g., drawing ferrimagnetic particles to one side and/or vertical level of a container) so that, as a non-limiting example, a sample or portion of a sample can be removed from the container without removal of ferrimagnetic particles.
[0090] В некоторых аспектах упомянутая по меньшей мере одна форма сигнала переменного тока, приложенная к каждому из множества электромагнитов, может демонстрировать задержку по фазе относительно сигналов другого множества электромагнитов. Например, задержка по фазе может представлять собой задержку по фазе на 30°, задержку по фазе на 60°, задержку по фазе на 90°, задержку по фазе на 120°, задержку по фазе на 150°, задержку по фазе на 180°, задержку по фазе на 210°, задержку по фазе на 240°, задержку по фазе на 270°, задержку по фазе на 300°, задержку по фазе на 330°, задержку по фазе на 360° и любым значением или диапазоном между любыми двумя из этих значений (включая конечные точки). В одном аспекте, например, сигнал управления, приложенный к четырем электромагнитам в каждой магнитной конструкции (например, в каждом горизонтальном слое), может содержать сигнал переменного тока, демонстрирующий сдвиг на ± 90° относительно соседних электромагнитов в этом слое, и/или сигнал управления, приложенный к четырем электромагнитам в каждой магнитной конструкции, может содержать сигнал переменного тока, демонстрирующий сдвиг на ± 90° относительно его соседнего по вертикали электромагнита в другой магнитной конструкции (например, в другом горизонтальном слое). В некоторых примерах переменное магнитное поле, генерируемое магнитным узлом, может представлять собой вращающееся магнитное поле. Сигнал переменного тока, приложенный к каждому из множества электромагнитов, имеющий задержку по фазе, может вызывать образование вращающегося магнитного поля. В некоторых примерах вращающееся магнитное поле может представлять собой магнитное поле, которое имеет движущиеся полярности, в котором его противоположные полюса вращаются вокруг центральной точки или оси. Специалистам в данной области будет понятно, что формы сигналов переменного тока не обязательно должны быть центрированы относительно 0 A.[0090] In some aspects, said at least one AC waveform applied to each of a plurality of electromagnets may exhibit a phase delay relative to signals from another plurality of electromagnets. For example, the phase delay can be 30° phase delay, 60° phase delay, 90° phase delay, 120° phase delay, 150° phase delay, 180° phase delay, 210° phase delay, 240° phase delay, 270° phase delay, 300° phase delay, 330° phase delay, 360° phase delay, and any value or range between any two of these values (including endpoints). In one aspect, for example, a control signal applied to four electromagnets in each magnetic structure (for example, in each horizontal layer) may comprise an AC signal exhibiting a ±90° shift relative to adjacent electromagnets in that layer, and/or a control signal , applied to four electromagnets in each magnetic structure, may contain an AC signal exhibiting a ±90° shift relative to its vertically adjacent electromagnet in another magnetic structure (eg, in another horizontal layer). In some examples, the alternating magnetic field generated by the magnetic assembly may be a rotating magnetic field. An alternating current signal applied to each of the plurality of electromagnets, having a phase delay, may cause a rotating magnetic field to be generated. In some examples, a rotating magnetic field may be a magnetic field that has moving polarities, in which its opposite poles rotate around a center point or axis. Those skilled in the art will appreciate that AC waveforms need not be centered around 0 A.
[0091] На ФИГ. 3 показана иллюстративная плотность энергии магнитного поля между соседними электромагнитами. График включает плотность энергии магнитного поля между 210a и 210c, 210c и 210d, 210d и 210b, а также 210b и 210a. По оси x графика приведены радианы, тогда как по оси y приведена плотность энергии магнитного поля в мТл. Сигнал переменного тока, приложенный к каждому из множества электромагнитов управляющим компонентом, описанным в данном документе, может создавать переменные магнитные поля. В данном примере плотность энергии магнитного поля между 210a и 210c может составлять 25 мТл при 0 радиан. Плотность энергии магнитного поля между этими двумя электромагнитами колеблется в виде синусоидальной волны, как показано на ФИГ. 3. Плотность энергии магнитного поля может колебаться между каждыми из соседних электромагнитов. [0091] FIG. 3 shows an exemplary magnetic field energy density between adjacent electromagnets. The graph includes magnetic field energy density between 210a and 210c, 210c and 210d, 210d and 210b, and 210b and 210a. The x-axis of the graph shows radians, while the y-axis shows the energy density of the magnetic field in mT. An AC signal applied to each of the plurality of electromagnets by the control component described herein can create alternating magnetic fields. In this example, the energy density of the magnetic field between 210a and 210c could be 25 mT at 0 radians. The energy density of the magnetic field between these two electromagnets oscillates in a sinusoidal wave pattern as shown in FIG. 3. The energy density of the magnetic field can fluctuate between each of the adjacent electromagnets.
[0092] Снова со ссылкой на ФИГ. 2 иллюстративная система 200 обработки образца дополнительно содержит управляющий компонент 230, функционально соединенный с магнитным узлом 205 и выполненный с возможностью управления переменными магнитными полями (например, осциллирующими магнитными полями, вращающимися магнитными полями), генерируемыми множеством электромагнитов 210a-d. В различных аспектах управляющий компонент 230 может быть выполнен с возможностью управления одним или более источниками питания (не показаны), выполненными с возможностью подачи электрического сигнала на множество электромагнитов 210a-d.[0092] Referring again to FIG. 2, exemplary
[0093] В некоторых примерах управляющий компонент 230 может работать, регулируя магнитное поле, генерируемое каждым из электромагнитов 210a-d, путем управления амплитудой, частотой и направлением электрического тока, проходящего через соленоид каждого из электромагнитов 210a-d. В некоторых примерах электрический сигнал может быть в виде радиочастотных (RF) сигналов, постоянного тока, переменного тока (например, прямоугольной формы сигнала) или т.п. Конечно, будет понятно, что в данном документе рассматривается любой тип электрического тока, способного функционировать согласно различным аспектам идей заявителя для способствования перемешиванию жидкого образца. В качестве примера к одному или более электромагнитам тока может дополнительно или альтернативно прикладываться сигнал постоянного, чтобы притянуть магнитные частицы к одной или более сторонам контейнера (и из объема жидкости) с тем, чтобы, в качестве неограничивающего примера, помочь в переносе жидкости из контейнера после стадии перемешивания и/или предотвратить удаление магнитных частиц.[0093] In some examples, the
[0094] В различных аспектах каждый электромагнит 210a-d в магнитной конструкции 210 может отдельно контролироваться и приводиться в действие управляющим компонентом 230. Например, управляющий компонент 230 может подавать RF-сигналы или электрические сигналы переменного тока с различными фазами на каждый из одного или более электромагнитов, так что один или более из электромагнитов генерируют различное магнитное поле относительно других электромагнитов. Множество электромагнитов 210a-d может располагаться в различных местах относительно контейнера 220, таким образом ориентация магнитного поля, генерируемого каждым электромагнитом, может отличаться, даже когда к ним прикладывается одинаковый электрический сигнал. Например, поскольку пары электромагнитов могут быть расположены на противоположных сторонах контейнера, магнитное поле, создаваемое электродом в каждой паре, может быть ориентировано в одинаковом направлении.[0094] In various aspects, each electromagnet 210a-d in
[0095] Таким образом, магнитное поле, генерируемое магнитным узлом 205 в контейнере 220, может быстро и эффективно регулироваться для управления перемещением ферримагнитных частиц в образце. В некоторых примерах электрические сигналы и их характеристики (например, сдвиги по фазе, частота, амплитуда) можно применять к различным электромагнитам согласно протоколу обработки образца. С учетом идей настоящего изобретения будет понятно, что магнитный узел 205 можно использовать для управления ферримагнитными частицами в образце в различных процессах, включая, но без ограничения этим, анализы белков, дериватизацию образца (например, дериватизация стероидов, дериватизация образца для газовой хроматографии и т.п.) и/или очистку и обессоливание образца. После этой обработки обработанные образцы (например, жидкости (текучие среды)) можно поставлять в различное аналитическое оборудование (не показано), такое как масс-спектрометр (MS) или любой другой подходящий анализатор, описанный в данном документе, для анализа.[0095] Thus, the magnetic field generated by the
[0096] В различных аспектах управляющий компонент может представлять собой любой тип устройства и/или электрического компонента, способный приводить в действие электромагнит. Например, в некоторых аспектах управляющий компонент может содержать или быть соединен с логическим устройством (не показано) и/или запоминающим устройством, такими как вычислительное устройство, выполненное с возможностью выполнения приложения, выполненного с возможностью обеспечения команд для управления электромагнитами магнитной(магнитных) системы(систем) 145. В некоторых примерах приложение может обеспечивать команды на основе вводимых оператором данных и/или обратной связи от системы 200 обработки образца. В некоторых примерах приложение может включать и/или запоминающее устройство может быть выполнено с возможностью хранения одного или более протоколов обработки образца для выполнения управляющим компонентом. [0096] In various aspects, the control component may be any type of device and/or electrical component capable of driving an electromagnet. For example, in some aspects, the control component may comprise or be connected to a logic device (not shown) and/or a storage device, such as a computing device, configured to execute an application configured to provide instructions for controlling the electromagnets of the magnetic system(s). systems) 145. In some examples, the application may provide commands based on operator input and/or feedback from the
[0097] В различных связанных аспектах система обработки образца может включать по меньшей мере одно запоминающее устройство, функционально связанное с контроллером, выполненным, например, с возможностью хранения по меньшей мере одного протокола обработки образца для выполнения контроллером. В некоторых аспектах система может быть выполнена с возможностью обработки по меньшей мере одной жидкости путем ее перемешивания. В некоторых аспектах система может быть выполнена с возможностью обработки по меньшей мере одной жидкости путем выполнения разделения жидкости для захвата по меньшей мере одного целевого аналита в по меньшей мере одной жидкости. [0097] In various related aspects, the sample processing system may include at least one storage device operatively associated with the controller, configured, for example, to store at least one sample processing protocol for execution by the controller. In some aspects, the system may be configured to process at least one liquid by mixing it. In some aspects, the system may be configured to process at least one fluid by performing fluid separation to capture at least one target analyte in at least one fluid.
[0098] В некоторых примерах управляющий компонент может быть выполнен с возможностью выполнения размагничивания. Размагничивание представляет собой процесс снижения и/или устранения остаточного магнитного поля. Управляющий компонент может быть выполнен с возможностью выполнения умеренного размагничивания для дополнительного снижения величины остаточной намагниченности в ферримагнитных частицах.[0098] In some examples, the control component may be configured to perform degaussing. Degaussing is the process of reducing and/or eliminating the residual magnetic field. The control component may be configured to perform moderate demagnetization to further reduce the amount of remanence in the ferrimagnetic particles.
D. Компонент для сбораD. Component to collect
[0099] В некоторых примерах компонент для сбора может располагаться по периферии контейнера. Компонент для сбора может быть способным собирать ферримагнитные частицы в контейнере, с обеспечением тем самым отделения ферримагнитных частиц от образца.[0099] In some examples, the collection component may be located around the periphery of the container. The collection component may be capable of collecting the ferrimagnetic particles in the container, thereby separating the ferrimagnetic particles from the sample.
[00100] Компонент для сбора может предусматривать магнит. Например, компонент для сбора может предусматривать магнит, содержащий ферромагнитный материал. В некоторых примерах компонент для сбора может подводиться к периферии контейнера после перемешивания ферримагнитных частиц в образце.[00100] The collection component may include a magnet. For example, the collection component may include a magnet containing a ferromagnetic material. In some examples, the collection component may be brought to the periphery of the container after the ferrimagnetic particles have been mixed in the sample.
[00101] В некоторых примерах компонент для сбора может представлять собой электромагнит. Электромагнит может быть функционально связан с управляющим компонентом, при этом управляющий компонент способен управлять электромагнитом. Электромагнит может принимать электрический сигнал постоянного тока от управляющего компонента с обеспечением тем самым генерирования статического магнитного поля. Ферримагнитными частицами можно манипулировать, перемещая конкретную область в контейнере под действием приложенного статического магнитного поля.[00101] In some examples, the collection component may be an electromagnet. The electromagnet may be operatively coupled to the control component, wherein the control component is capable of controlling the electromagnet. The electromagnet may receive a DC electrical signal from the control component, thereby generating a static magnetic field. Ferrimagnetic particles can be manipulated by moving a specific area in the container under the influence of an applied static magnetic field.
[00102] В других примерах компонент для сбора может представлять собой магнитный узел. Например, один или более электромагнитов магнитной конструкции могут принимать электрический сигнал постоянного тока от управляющего компонента с обеспечением тем самым генерирования статического магнитного поля. Ферримагнитными частицами можно манипулировать, перемещая конкретную область в контейнере под действием приложенного статического магнитного поля. [00102] In other examples, the collection component may be a magnetic assembly. For example, one or more electromagnets of magnetic design may receive a DC electrical signal from a control component, thereby generating a static magnetic field. Ferrimagnetic particles can be manipulated by moving a specific area in the container under the influence of an applied static magnetic field.
E. АнализаторE. Analyzer
[00103] Система обработки образца может также содержать анализатор. В некоторых примерах анализатор может быть расположен рядом с магнитным узлом. В других примерах анализатор может быть функционально связан с контейнером. Специалистам в данной области будет понятно, что можно использовать любой подходящий анализатор для анализа аналита или образца. Анализатор может включать любой подходящий прибор, который способен анализировать образец, такой как биологический образец. Примеры анализаторов включают масс-спектрометры, иммуноанализаторы, гематологические анализаторы, микробиологические анализаторы и/или анализаторы для молекулярной биологии. В заявке PCT № PCT/US2018/033927 раскрыта встроенная система обработки образца с возможностью множественного детектирования, и, таким образом, она включена посредством ссылки в данный документ во всей ее полноте.[00103] The sample handling system may also include an analyzer. In some examples, the analyzer may be located adjacent to the magnetic assembly. In other examples, a parser may be operably linked to a container. Those skilled in the art will appreciate that any suitable analyzer may be used to analyze the analyte or sample. The analyzer may include any suitable instrument that is capable of analyzing a sample, such as a biological sample. Examples of analyzers include mass spectrometers, immunoanalyzers, hematology analyzers, microbiological analyzers, and/or molecular biology analyzers. PCT Application No. PCT/US2018/033927 discloses an inline sample processing system with multiple detection capability and is hereby incorporated by reference herein in its entirety.
[00104] В некоторых примерах анализатор может представлять собой иммуноанализатор, используемый для детектирования метки (хемилюминесцентной, электрохемилюминесцентной, флуоресцентной, радиоактивного изотопа, ДНК и т.п.) или в котором используется система без меток. Другие типы анализаторов могут включать гематологические анализаторы, микробиологические анализаторы, анализаторы химического состава, анализаторы мочи, биохимические анализаторы и/или анализаторы для молекулярной биологии. При анализе биологического образца один или более из этих типов анализаторов в любой подходящей комбинации можно использовать для анализа биологического образца.[00104] In some examples, the analyzer may be an immunoassay analyzer used to detect a label (chemiluminescent, electrochemiluminescent, fluorescent, radioactive isotope, DNA, etc.) or which uses a labelless system. Other types of analyzers may include hematology analyzers, microbiology analyzers, chemistry analyzers, urine analyzers, biochemistry analyzers, and/or molecular biology analyzers. When analyzing a biological sample, one or more of these types of analyzers, in any suitable combination, can be used to analyze the biological sample.
[00105] Гематологический анализатор можно использовать для выполнения общего анализа крови, определения скорости оседания эритроцитов (СОЭ) и/или анализа свертываемости крови. В автоматических устройствах для подсчета клеток отбирается кровь и определяются количественно, классифицируются и описываются популяции клеток с помощью как электрических, так и оптических методик.[00105] A hematology analyzer can be used to perform a complete blood count, an erythrocyte sedimentation rate (ESR), and/or a blood coagulation test. In automatic cell counting devices, blood is drawn and cell populations are quantified, classified and described using both electrical and optical techniques.
[00106] Микробиологический анализатор может работать как средство диагностики для определения идентичности биологического организма. В некоторых примерах микробиологический анализатор может определять инфицирующий микроорганизм. Такие анализаторы могут использовать биохимические вещества во множестве небольших тестовых микролунок для образца в центробежных роторах, которые содержат различные субстраты, или в многолуночных планшетах в зависимости от типа проводимого теста. [00106] A microbiological analyzer can operate as a diagnostic tool to determine the identity of a biological organism. In some examples, the microbiological analyzer can detect the infecting microorganism. Such analyzers can use biochemicals in many small sample microwells in centrifugal rotors that contain a variety of substrates or in multiwell plates, depending on the type of test being performed.
[00107] Анализатор для молекулярной биологии может представлять собой устройство, которое может анализировать биологический образец на его молекулярном уровне. Пример анализатора для молекулярной биологии может включать анализатор нуклеиновых кислот, такой как ДНК-анализатор.[00107] A molecular biology analyzer may be a device that can analyze a biological sample at its molecular level. An example of a molecular biology analyzer may include a nucleic acid analyzer, such as a DNA analyzer.
[00108] Анализатор химического состава может проводить анализы на клинических образцах, таких как сыворотка крови, плазма крови, моча и спинномозговая жидкость, детектируя присутствие аналитов, относящихся к заболеванию, или наркотических веществ. В анализаторе химического состава может использоваться фотометрия. При фотометрии образец смешивается с соответствующим реагентом для обеспечения протекания реакции, которая приводит к изменению цвета. Концентрация аналита определяет насыщенность получаемого цвета. Фотометр испускает свет соответствующей длины волны на образец и измеряет количество поглощенного света, что непосредственно коррелирует с концентрацией аналита в образце. Другой аналитический метод, используемый в анализаторе химического состава, представляет собой использование ион-селективных электродов (ISE) для измерения ионов, таких как Na+, K+, C1- и Li+. ISE является датчиком, который определяет концентрацию ионов в растворе путем измерения протекающего тока через ионоселективную мембрану.[00108] The chemistry analyzer can perform analyzes on clinical samples such as blood serum, blood plasma, urine, and cerebrospinal fluid, detecting the presence of disease-related analytes or drugs. The chemical composition analyzer may use photometry. In photometry, the sample is mixed with an appropriate reagent to allow a reaction to occur that results in a color change. The concentration of the analyte determines the saturation of the resulting color. The photometer emits light of the appropriate wavelength onto the sample and measures the amount of light absorbed, which directly correlates with the analyte concentration in the sample. Another analytical method used in a chemical composition analyzer is the use of ion selective electrodes (ISE) to measure ions such as Na + , K + , C1 - and Li + . The ISE is a sensor that determines the concentration of ions in a solution by measuring the current flowing through an ion selective membrane.
[00109] «Масс-спектрометр» представляет собой прибор, который может измерять массы и относительные концентрации атомов и молекул. В одном примере масс-спектрометра прикладывается основная магнитная сила к движущейся заряженной частице. В общем, прибор ионизирует образец, а затем отклоняет ионы в магнитном поле на основе отношения массы к заряду иона. Масс-спектр можно затем использовать для определения элементного или изотопного состава образца, масс частиц и молекул и объяснения химических структур молекул, таких как пептиды и другие химические соединения. Коммерчески доступные масс-спектрометры можно подразделять на основе того, как они осуществляют сортировку по массе, включая пролетное время, квадрупольную MS, ионные ловушки (включая 3D-квадруполь, цилиндрические ионные ловушки, линейные квадрупольные ионные ловушки, орбитальные ловушки), ионный циклотронный резонанс с Фурье-преобразованием (FTMS) и т.п. Альтернативно их можно подразделять на основе источника ионов (лазерная десорбция, матрично-активированная лазерная десорбция, термическая ионизация, плазма, искровой источник и т.п.) или детекторов (электронные умножители (такие как цилиндр Фарадея и детекторы ион-фотон), индуктивные детекторы и т.п.). В одном примере масс-спектрометр может представлять собой трехквадрупольный масс-спектрометр. [00109] A "mass spectrometer" is an instrument that can measure the masses and relative concentrations of atoms and molecules. In one example of a mass spectrometer, a primary magnetic force is applied to a moving charged particle. In general, the instrument ionizes the sample and then deflects the ions in a magnetic field based on the mass-to-charge ratio of the ion. The mass spectrum can then be used to determine the elemental or isotopic composition of the sample, the masses of particles and molecules, and to explain the chemical structures of molecules such as peptides and other chemical compounds. Commercially available mass spectrometers can be classified based on how they perform mass sorting, including time of flight, quadrupole MS, ion traps (including 3D quadrupole, cylindrical ion traps, linear quadrupole ion traps, orbital traps), ion cyclotron resonance with Fourier transform (FTMS), etc. Alternatively, they can be classified based on ion source (laser desorption, matrix-assisted laser desorption, thermal ionization, plasma, spark source, etc.) or detectors (electron multipliers (such as Faraday cup and ion-photon detectors), inductive detectors etc.). In one example, the mass spectrometer may be a triple quadrupole mass spectrometer.
III. СПОСОБIII. WAY
[00110] Способ обработки образца можно осуществлять с применением ферримагнитных частиц по данному раскрытию. Способы по данному раскрытию включают обеспечение контейнера, содержащего ферримагнитные частицы и образец. Контейнер затем подвергают действию переменного магнитного поля, генерируемого магнитным узлом. Образец затем обрабатывают путем перемещения ферримагнитных частиц в контейнере. В некоторых примерах переменное магнитное поле может представлять собой вращающееся магнитное поле. В других примерах переменное магнитное поле может представлять собой осциллирующее магнитное поле.[00110] The sample processing method can be carried out using the ferrimagnetic particles of this disclosure. The methods of this disclosure include providing a container containing ferrimagnetic particles and a sample. The container is then subjected to an alternating magnetic field generated by a magnetic assembly. The sample is then processed by moving the ferrimagnetic particles in a container. In some examples, the alternating magnetic field may be a rotating magnetic field. In other examples, the alternating magnetic field may be an oscillating magnetic field.
[00111] В некоторых примерах, поскольку ферримагнитные частицы перемещаются в контейнере, ферримагнитные частицы могут связываться с клетками, расположенными в образце. После связывания ферримагнитных частиц с клетками, ферримагнитные частицы могут продолжать перемещаться из-за действия переменного магнитного поля, генерируемого магнитным узлом. Таким образом, клетка может перемещаться по всему образцу. В других примерах ферримагнитные частицы могут связываться с клетками для сбора/концентрирования клеток, как описано в данном документе. В еще одних примерах ферримагнитные частицы могут связываться с поверхностными молекулами клеток для идентификации клеток. Ферримагнитные частицы также можно использовать для того, чтобы вытягивать связанные поверхностные молекулы из клеточной мембраны. Аналогичный процесс можно использовать для модификации клеток.[00111] In some examples, as the ferrimagnetic particles move in the container, the ferrimagnetic particles can bind to cells located in the sample. After the ferrimagnetic particles bind to the cells, the ferrimagnetic particles can continue to move due to the action of the alternating magnetic field generated by the magnetic assembly. Thus, the cell can move throughout the sample. In other examples, ferrimagnetic particles can be associated with cells to collect/concentrate cells, as described in this document. In still other examples, ferrimagnetic particles can bind to cell surface molecules to identify cells. Ferrimagnetic particles can also be used to draw bound surface molecules from the cell membrane. A similar process can be used to modify cells.
[00112] В других примерах ферримагнитные частицы можно использовать для прокола клеточной мембраны или клеточной стенки с доставкой частиц или реагентов внутрь клетки или ядра (физическая пермеабилизация клеточных мембран, а не обусловленная действием реагентов). Кроме того, ферримагнитные частицы можно использовать для физического разделения на части живых или мертвых клеток или компонентов клеток. Кроме того, ферримагнитные частицы можно использовать для селективного разрушения одного типа клеток относительно другого. В некоторых примерах ферримагнитные частицы можно использовать для разделения на части больших молекул, таких как ДНК/РНК, посредством столкновений между ферримагнитными частицами и большими молекулами. В других примерах ферримагнитные частицы можно использовать для ускорения повторного суспендирования лиофилизированных реагентов или частиц.[00112] In other examples, ferrimagnetic particles can be used to puncture a cell membrane or cell wall to deliver particles or reagents into the cell or nucleus (physical permeabilization of cell membranes, not due to the action of reagents). In addition, ferrimagnetic particles can be used to physically separate living or dead cells or cell components. In addition, ferrimagnetic particles can be used to selectively destroy one type of cell relative to another. In some examples, ferrimagnetic particles can be used to separate large molecules, such as DNA/RNA, through collisions between ferrimagnetic particles and large molecules. In other examples, ferrimagnetic particles can be used to promote resuspension of lyophilized reagents or particles.
[00113] После воздействия на контейнер переменного магнитного поля ферримагнитные частицы можно собирать с помощью компонента для сбора, описанного в данном документе. После того, как ферримагнитные частицы были собраны с помощью компонента для сбора, протокол обработки образца может дополнительно включать элюирование по меньшей мере части образца из контейнера. Часть образца можно элюировать с помощью любого подходящего способа. [00113] After exposing the container to an alternating magnetic field, the ferrimagnetic particles can be collected using the collection component described herein. After the ferrimagnetic particles have been collected by the collection component, the sample processing protocol may further include eluting at least a portion of the sample from the container. A portion of the sample may be eluted by any suitable method.
[00114] После элюирования части образца можно проводить анализ. Анализ можно проводить с помощью анализатора, описанного выше. В других примерах ферримагнитные частицы можно использовать для ускорения химических реакций, таких как реакции ферментативного расщепления или связывание с белком. Поскольку ферримагнитные частицы перемещаются из-за воздействия переменного магнитного поля, ферримагнитные частицы могут вызывать дополнительное движение в контейнере (например, посредством столкновений с другими частицами в контейнере), таким образом перемешивая образец и вызывая ускорение химической реакции.[00114] After eluting a portion of the sample, analysis can be performed. The analysis can be carried out using the analyzer described above. In other examples, ferrimagnetic particles can be used to speed up chemical reactions such as enzymatic cleavage reactions or protein binding. As the ferrimagnetic particles move due to the alternating magnetic field, the ferrimagnetic particles can cause additional motion in the container (for example, through collisions with other particles in the container), thus mixing the sample and causing the chemical reaction to accelerate.
[00115] Кроме того, в некоторых примерах образец может содержать неорганические соединения или мелкие объекты. Ферримагнитные частицы могут перемещаться в контейнере под действием переменного магнитного поля, генерируемого магнитным узлом. Ферримагнитные частицы могут связываться с неорганическими соединениями или мелкими объектами в образце. Затем можно проводить дополнительный анализ, описанный в данном документе. В других примерах система обработки образца может использоваться с ферримагнитными частицами, которые могут быть очень чувствительными к магнитному полю и которые можно использовать для перемешивания менее чувствительных или немагнитных частиц или реагентов, находящихся в образце. [00115] In addition, in some examples, the sample may contain inorganic compounds or small objects. Ferrimagnetic particles can move in the container under the influence of an alternating magnetic field generated by the magnetic assembly. Ferrimagnetic particles can bond with inorganic compounds or small objects in the sample. Then you can carry out additional analysis, described in this document. In other examples, the sample handling system can be used with ferrimagnetic particles, which can be very sensitive to a magnetic field and which can be used to mix less sensitive or non-magnetic particles or reagents in the sample.
[00116] В некоторых примерах ферримагнитные частицы могут представлять собой ферромагнитную жидкость с магнитными свойствами, описанными в данном документе. Система обработки образца может перемешивать ферромагнитную жидкость в образце с применением переменного магнитного поля.[00116] In some examples, the ferrimagnetic particles may be a ferrofluid with the magnetic properties described herein. The sample handling system can stir the ferrofluid in the sample using an alternating magnetic field.
[00117] Множество типов частиц может находиться в контейнере с различными величинами чувствительности к магнитному полю. Например, в контейнере могут находиться две группы ферримагнитных частиц, такие как первая группа ферримагнитных частиц, содержащая ядро из феррита, содержащего MnZn-феррит, а также вторая группа ферримагнитных частиц, содержащая ядро из феррита, содержащего NiZn-феррит. Каждую группу ферримагнитных частиц можно использовать для селективного выделения множества аналитов из одного и того же образца (например, выделять сначала очень восприимчивую связывающую ДНК частицу, а затем медленно восприимчивую связывающую белок частицу). Кроме того, каждую группу ферримагнитных частиц, находящихся в контейнере, можно использовать для любой цели, описанной в данном документе.[00117] Many types of particles can be in a container with different values of sensitivity to the magnetic field. For example, the container may contain two groups of ferrimagnetic particles, such as a first group of ferrimagnetic particles containing a ferrite core containing MnZn ferrite, and a second group of ferrimagnetic particles containing a ferrite core containing NiZn ferrite. Each group of ferrimagnetic particles can be used to selectively isolate multiple analytes from the same sample (eg isolate a very receptive DNA binding particle first and then a slowly receptive protein binding particle). In addition, each group of ferrimagnetic particles in the container can be used for any purpose described in this document.
[00118] В еще одних примерах ферримагнитные частицы можно помещать в систему непрерывной подачи, описанную в данном документе, обеспечивая непрерывное перемешивание реагентов, текущих через камеру перемешивания.[00118] In still other examples, ferrimagnetic particles can be placed in the continuous supply system described herein, providing continuous mixing of the reactants flowing through the mixing chamber.
IV. НАБОРIV. KIT
[00119] Согласно различным аспектам идей настоящего изобретения набор может содержать ферримагнитные частицы и контейнер. Ферримагнитные частицы могут находиться в контейнере. Набор может дополнительно содержать реагенты для требуемых аналитических методов. Реагент может представлять собой любой подходящий реагент (например, осаждающий реагент, промывные буферы, буферы для элюирования и т.п.), который можно использовать при обработке или анализе образца, например, анализе образца на присутствие конкретного аналита, такого как биологическая молекула. В других примерах набор может дополнительно содержать любую часть системы обработки образца, описанной в данном документе.[00119] According to various aspects of the ideas of the present invention, the kit may contain ferrimagnetic particles and a container. The ferrimagnetic particles may be in a container. The kit may additionally contain reagents for the required analytical methods. The reagent can be any suitable reagent (e.g. , precipitating reagent, wash buffers, elution buffers, etc.) that can be used in sample processing or analysis, e.g., testing the sample for the presence of a particular analyte, such as a biological molecule. In other examples, the kit may further comprise any part of the sample handling system described herein.
V. ПРИМЕРЫV. EXAMPLES
Пример 1. Приготовление шариков для твердофазной обратимой иммобилизации (SPRI) для выделения ДНКExample 1 Preparation of Solid Phase Reversible Immobilization (SPRI) Beads for DNA Extraction
[00120] Систему обработки образца согласно примерам данного раскрытия можно использовать для выделения нуклеиновой кислоты, такой как ДНК, из образца. Данный способ может включать две основные части: фазу приготовления и фазу осуществления процедуры.[00120] The sample processing system of the examples of this disclosure can be used to isolate a nucleic acid, such as DNA, from a sample. This method may include two main parts: a preparation phase and a procedure implementation phase.
[00121] Фаза приготовления начиналась со связывающего буферного раствора для SPRI. Связывающий буферный раствор для SPRI содержал, например, PEG (полиэтиленгликоль) и соль (NaCl). Покрытые карбоксильными группами ферримагнитные частицы, приготовленные как описано в примере 6, повторно суспендировали в связывающем буферном растворе для SPRI. Концентрацию ферримагнитных частиц нормализовали до концентрации стандартного связывающего буфера AmpureXP, поставляемого как часть продукта, доступного под торговым обозначением AMPure XPTM, доступного от Beckman Coulter, Брея, Калифорния, США.[00121] The preparation phase began with SPRI binding buffer. The binding buffer solution for SPRI contained, for example, PEG (polyethylene glycol) and salt (NaCl). Carboxy-coated ferrimagnetic particles, prepared as described in Example 6, were resuspended in SPRI binding buffer. The concentration of ferrimagnetic particles was normalized to that of the standard AmpureXP binding buffer supplied as part of a product available under the trade designation AMPure XP TM available from Beckman Coulter, Bray, CA, USA.
[00122] После приготовления связывающего буферного раствора для SPRI, готовили свежий 80% раствор этанола. Образец ДНК готовили путем объединения 20 мкм аликвоты маркера длины ДНК в 100 п. н., доступного в каталоге под номером N3231S от New England BioLabs, INC., Ипсвич, Массачусетс, США, с 580 мкл DI воды с получением разбавления 30:1. Затем уровень мощности управляющего компонента задают на 75% и частоту на 200 Гц синусоидальной волны. Планшеты и пробирки выдерживали закрытыми крышкой насколько возможно для снижения изменения из-за испарения.[00122] After preparing the SPRI binding buffer, a fresh 80% ethanol solution was prepared. A DNA sample was prepared by combining a 20 µm aliquot of a 100 bp DNA length marker, available under catalog number N3231S from New England BioLabs, INC., Ipswich, MA, USA, with 580 µl of DI water to make a 30:1 dilution. Then the power level of the control component is set to 75% and the frequency to 200 Hz of the sine wave. Plates and tubes were kept capped as far as possible to reduce evaporative change.
[00123] После завершения фазы приготовления начиналась фаза осуществления процедуры. В некоторых примерах параллельно нижеописанной процедуре такую же процедуру проводили вручную с помощью стандартного связывающего буфера AmpureXP в качестве контроля. Некоторую часть разбавленной ДНК сохраняли в качестве другого контроля.[00123] After completion of the preparation phase, the implementation phase of the procedure began. In some examples, in parallel with the procedure described below, the same procedure was performed manually using standard AmpureXP binding buffer as a control. Some of the diluted DNA was kept as another control.
[00124] 50 мкл разбавленной ДНК и 90 мкл смеси ферримагнитных частиц (например, связывающего буферного раствора для SPRI) добавляли в пробирку Эппендорфа объемом 0,5 мл (например, контейнер) для селективного осаждения ДНК в образце. Систему обработки образца, описанную в данном документе, использовали для полного перемешивания содержимого пробирки Эппендорфа для обеспечения связывания выпавшей в осадок ДНК с ферримагнитными частицами.[00124] 50 µl of diluted DNA and 90 µl of a mixture of ferrimagnetic particles (eg, binding buffer solution for SPRI) was added to a 0.5 ml Eppendorf tube (eg, container) to selectively precipitate DNA in the sample. The sample handling system described herein was used to thoroughly mix the contents of the Eppendorf tube to allow the precipitated DNA to bind to the ferrimagnetic particles.
[00125] После перемешивания образца и ферримагнитных частиц образец инкубировали в течение 5 минут, поддерживая ферримагнитные частицы в суспендированном состоянии. Затем магнит (например, электромагниты, описанные в данном документе) использовали для выделения ферримагнитных частиц из раствора до обеспечения прозрачности, обеспечивая удаление надосадочной жидкости.[00125] After mixing the sample and the ferrimagnetic particles, the sample was incubated for 5 minutes while maintaining the ferrimagnetic particles in a suspended state. A magnet (eg , the electromagnets described herein) is then used to isolate the ferrimagnetic particles from the solution until clear, allowing the supernatant to be removed.
[00126] Затем 200 мкл этанола добавляли в контейнер. Затем систему обработки образца использовали для полного перемешивания содержимого контейнера, отделения ферримагнитных частиц и удаления любой надосадочной жидкости. [00126] Then 200 μl of ethanol was added to the container. The sample handling system was then used to thoroughly mix the contents of the container, separate ferrimagnetic particles, and remove any supernatant.
[00127] В контейнер добавляли 50 мкл деионизированной (DI) воды для элюирования ДНК из ферримагнитных частиц. Систему обработки образца использовали для полного перемешивания образца. Образец затем инкубировали в течение 2 минут, поддерживая ферримагнитные частицы в суспендированном состоянии. Затем магнит использовали для отделения до обеспечения прозрачности и переносили раствор после элюирования в новый планшет. После переноса раствора после элюирования в новый планшет концентрацию ДНК в растворе после элюирования измеряли с помощью, например, анализа NanoDrop или PicoGreen. Затем сравнивали концентрацию изначально разбавленной ДНК и концентрацию после выполняемого вручную элюирования с помощью AmpureXP. [00127] 50 μl of deionized (DI) water was added to the container to elute the DNA from the ferrimagnetic particles. The sample handling system was used to thoroughly mix the sample. The sample was then incubated for 2 minutes while maintaining the ferrimagnetic particles in a suspended state. The magnet was then used to separate until clear and transfer the eluent solution to a new plate. After transferring the post-elution solution to a new plate, the DNA concentration in the post-elution solution was measured using, for example, a NanoDrop or PicoGreen assay. The concentration of the initially diluted DNA was then compared with the concentration after manual elution with AmpureXP.
[00128] Различные примеры, описывающие способы получения и дополнительного покрытия шариков для SPRI, представлены ниже.[00128] Various examples describing methods for preparing and recoating SPRI beads are provided below.
Пример 2. Синтез магнитного ядра: синтез ядра из магнетита (FeExample 2 Synthesis of a Magnetic Core: Synthesis of a Core from Magnetite (Fe 33 OO 4four ))
[00129] Магнитное ядро магнитной частицы приготавливали путем смешивания 2,16 г FeCl3.6H2O и 64 мл этиленгликоля в химическом стакане объемом 200 мл с получением светло-коричневого раствора без твердых веществ. Добавляли 5,76 г ацетата натрия и 1,6 г полиэтиленгликоля (PEG 400) в раствор, который затем перемешивали в течение 30 минут. Перемешанный раствор переносили в реактор-автоклав объемом 100 мл и нагревали в нем до 180°C в течение 36 часов. Через 36 часов нагревание прекращали и автоклав охлаждали до комнатной температуры. Полученные в результате частицы ядер из магнетита со средним размером около 100 нм собирали с помощью постоянного магнита и затем промывали водой 5 раз. [00129] The magnetic core of the magnetic particle was prepared by mixing 2.16 g of FeCl 3 .6H2O and 64 ml of ethylene glycol in a 200 ml beaker to obtain a light brown solution without solids. 5.76 g of sodium acetate and 1.6 g of polyethylene glycol (PEG 400) were added to the solution, which was then stirred for 30 minutes. The stirred solution was transferred to a 100 ml autoclave reactor and heated there to 180° C. for 36 hours. After 36 hours, heating was stopped and the autoclave was cooled to room temperature. The resulting magnetite core particles with an average size of about 100 nm were collected with a permanent magnet and then washed with
Пример 3. Инкапсуляция шариков: нанесения покрытия из кремнезема на магнитное ядроExample 3 Bead Encapsulation: Coating Silica on a Magnetic Core
[00130] Инкапсулированное ядро из магнетита приготавливали путем диспергирования 20 г ядра из магнетита размером 100 нм по примеру 2 в 800 мл метанола в химическом стакане объемом 1 л. Смесь обрабатывали ультразвуком в течение 30 минут для обеспечения однородной суспензии. В суспензию добавляли 370 мл 28% гидроксида аммония, которую затем перемешивали в течение 30 минут. После обработки ультразвуком жидкую смесь, содержащую 0,5 мл тетраэтилортосиликата и 4,5 мл метанола, добавляли в суспензию по каплям при дополнительной обработке ультразвуком в течение периода времени 0,5 ч. После обработки ультразвуком химический стакан закрывали и суспензию непрерывно перемешивали в течение 15 ч. После перемешивания инкапсулированные шарики захватывали с помощью постоянного магнита. Инкапсулированные шарики затем промывали 5 раз водой. Шарики затем высушивали в печи при 80°C в течение 24 ч.[00130] An encapsulated magnetite core was prepared by dispersing 20 g of the 100 nm magnetite core of Example 2 in 800 ml of methanol in a 1 L beaker. The mixture was sonicated for 30 minutes to ensure a homogeneous suspension. 370 ml of 28% ammonium hydroxide was added to the suspension, which was then stirred for 30 minutes. After sonication, a liquid mixture containing 0.5 ml of tetraethylorthosilicate and 4.5 ml of methanol was added dropwise to the suspension with additional sonication over a period of 0.5 h. After sonication, the beaker was closed and the suspension was continuously stirred for 15 h. After mixing, the encapsulated beads were captured with a permanent magnet. The encapsulated beads were then washed 5 times with water. The beads were then dried in an oven at 80°C for 24 hours.
Пример 4. Функционализация поверхности: карбоксилирование магнитного ядра с покрытием на основе кремнезема Example 4 Surface Functionalization: Carboxylation of a Silica Coated Magnetic Core
[00131] Магнитное ядро с карбоксилированным покрытием на основе кремнезема приготавливали путем диспергирования 4 г частиц ядер из магнетита с покрытием на основе кремнезема, приготовленного согласно примеру 3, диспергированных в 150 мл толуола, в колбе объемом 500 мл при перемешивании. В колбу при перемешивании добавляли 20 г (3-триэтоксисилил)пропилянтарного ангидрида. Затем добавляли при перемешивании 0,2 г имидазола с получением однородной суспензии. Суспензию нагревали в колбе с обратным холодильником при приблизительно 114°C при перемешивании в течение 15 ч. После нагревания в колбе с обратным холодильником суспензию охлаждали до комнатной температуры и для сбора твердых веществ из суспензии использовали постоянный магнит. Твердые вещества сначала промывали метанолом один раз, а затем водой 5 раз и переносили в колбу объемом 500 мл. В колбу добавляли при перемешивании 150 мл 0,1 M уксусной кислоты в воде с получением однородной суспензии. Суспензию нагревали до 90°C в течение 15 ч. Суспензию охлаждали до комнатной температуры. Для сбора твердых веществ из суспензии использовали постоянный магнит. Твердые вещества промывали водой 5 раз и высушивали в печи при 60°C в течение 15 ч.[00131] A carboxylated silica coated magnetic core was prepared by dispersing 4 g of silica coated magnetite core particles prepared according to Example 3, dispersed in 150 ml of toluene, in a 500 ml flask with stirring. 20 g of (3-triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride was added to the flask with stirring. Then 0.2 g of imidazole was added with stirring to obtain a homogeneous suspension. The slurry was refluxed at approximately 114° C. with stirring for 15 hours. After refluxing, the slurry was cooled to room temperature and a permanent magnet was used to collect solids from the slurry. The solids were first washed with methanol once and then with
Пример 5. Инкапсуляция шариков: полимерное покрытие на магнитном ядреExample 5 Bead Encapsulation: Polymer Coating on Magnetic Core
[00132] Инкапсулированное покрытое полимером магнитное ядро получали путем диспергирования 4 г ядра из магнетита размером 100 нм, приготовленного согласно примеру 2, в 100 мл воды в колбе объемом 500 мл при перемешивании. В колбу добавляли при перемешивании 10 мл акриловой кислоты вместе с 1 г K2S2O8 с получением однородной суспензии. Суспензию нагревали до 80°C в течение 15 ч при перемешивании. Суспензию затем охлаждали до комнатной температуры. Для сбора твердых веществ из суспензии использовали постоянный магнит. Собранные твердые вещества промывали 5 раз водой и высушивали при 60°C в течение 15 ч. [00132] An encapsulated polymer-coated magnetic core was prepared by dispersing 4 g of a 100 nm magnetite core prepared according to Example 2 in 100 ml of water in a 500 ml flask with stirring. 10 ml of acrylic acid was added to the flask with stirring along with 1 g of K 2 S 2 O 8 to obtain a homogeneous suspension. The suspension was heated to 80°C for 15 h with stirring. The suspension was then cooled to room temperature. A permanent magnet was used to collect solids from the slurry. The collected solids were washed 5 times with water and dried at 60°C for 15 hours.
Пример 6. Инкапсуляция шариков: полимерное покрытие на магнитном ядреExample 6 Bead Encapsulation: Polymer Coating on Magnetic Core
[00133] 0,5 г PMA (чередующегося сополимера простого полиметилвинилового эфира и малеинового ангидрида, молекулярная масса (MW) 260000), 30 г ацетона и 2,0 г ядра размером 100 нм из магнетита приготавливали согласно примеру 2 и добавляли в колбу объемом 250 мл и перемешивали в течение ночи. В колбу добавляли 30 г диоксана. Суспензию в колбе нагревали до 80°C в течение 10 часов. Продукт собирали с применением постоянного магнита и промывали диоксаном один раз и метанолом 3 раза. Промытый твердый продукт переносили в колбу объемом 250 мл и добавляли 85 г воды и 15 г 1 M уксусной кислоты (в воде). Суспензию в колбе нагревали до 80°C в течение 3 часов. Твердый продукт собирали и промывали водой 5 раз. Конечный твердый продукт высушивали в печи при 60°C в течение ночи. [00133] 0.5 g of PMA (an alternating copolymer of polymethyl vinyl ether and maleic anhydride, molecular weight (MW) 260,000), 30 g of acetone and 2.0 g of a 100 nm core of magnetite were prepared according to example 2 and added to a 250 flask ml and stirred overnight. 30 g of dioxane was added to the flask. The suspension in the flask was heated to 80°C for 10 hours. The product was collected using a permanent magnet and washed with dioxane once and with
Пример 7. Функционализация поверхности: карбоксилирование магнитного ядраExample 7 Surface Functionalization: Magnetic Core Carboxylation
[00134] 2 г ядер из магнетита размером 100 нм, приготовленных согласно примеру 2, смешивали в колбе с 5 г (3-триэтоксисилил)пропилянтарного ангидрида и 100 мл толуола. Смесь перемешивали с получением однородной суспензии. Суспензию затем нагревали в колбе с обратным холодильником в течение 24 ч при перемешивании. Через 24 ч нагревание прекращали и суспензию охлаждали до комнатной температуры. Продукт затем собирали с применением постоянного магнита. Продукт промывали один раз метанолом, а затем промывали водой 3 раза. Продукт переносили в колбу с 100 мл 0,1 M уксусной кислоты в воде и перемешивали с получением однородной суспензии. Суспензию затем нагревали до 90°C в течение 15 ч при перемешивании. Через 15 ч нагревание прекращали и обеспечивали остывание суспензии до комнатной температуры. Продукт собирали с применением постоянного магнита. Продукт затем промывали водой 3 раза. Продукт затем высушивали в печи при 60°C в течение ночи.[00134] 2 g of 100 nm magnetite cores prepared according to Example 2 were mixed in a flask with 5 g of (3-triethoxysilyl) propyl succinic anhydride and 100 ml of toluene. The mixture was stirred to obtain a homogeneous suspension. The suspension was then heated at reflux for 24 h with stirring. After 24 h the heating was stopped and the suspension was cooled to room temperature. The product was then collected using a permanent magnet. The product was washed once with methanol and then washed with
Пример 8. Получение магнитных шариков с иммобилизованным трипсиномExample 8. Obtaining magnetic beads with immobilized trypsin
[00135] 0,5 г покрытых поли(акриловой кислотой) магнитных шариков, приготовленных согласно примеру 5, смешивали в колбе с 20 мл 0,1 M натрий-фосфатным буфером (pH 7,5) и 50 мг обработанного тозилфенилаланилхлорметилкетоном (TPCK) трипсина. Смесь перемешивали для приготовления однородной суспензии. В суспензию добавляли 200 мг мето-п-толуолсульфоната 1-циклогексил-3-(2-морфолиноэтил)карбодиимида. Суспензию выдерживали при 4°C в течение 24 ч при перемешивании. Продукт собирали с применением постоянного магнита и промывали водой 5 раз. Продукт затем повторно диспергировали в 50 мM уксусной кислоте в воде и хранили при 4°C.[00135] 0.5 g of poly(acrylic acid) coated magnetic beads prepared according to example 5 were mixed in a flask with 20 ml of 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.5) and 50 mg of tosylphenylalanyl chloromethyl ketone (TPCK) treated trypsin . The mixture was stirred to prepare a homogeneous suspension. 200 mg of 1-cyclohexyl-3-(2-morpholinoethyl)carbodiimide metho-p-toluenesulfonate was added to the suspension. The suspension was kept at 4°C for 24 h with stirring. The product was collected using a permanent magnet and washed with
Пример 9. Выделение нуклеиновых кислотExample 9 Nucleic Acid Isolation
[00136] Систему обработки образца согласно примерам данного раскрытия можно использовать для измерения концентрации ДНК в растворе после элюирования. Данный способ включал две основные части: фазу приготовления и фазу осуществления процедуры.[00136] The sample processing system according to the examples of this disclosure can be used to measure the concentration of DNA in the solution after elution. This method included two main parts: a preparation phase and a procedure implementation phase.
[00137] Фаза приготовления начиналась со связывающего буферного раствора для SPRI (отображения поверхностного плазмонного резонанса). Связывающий буферный раствор для SPRI содержал, например, PEG (полиэтиленгликоль) и соль (NaCl). Покрытые карбоксильными группами магнитные частицы, приготовленные согласно примеру 6, затем повторно суспендировали в связывающем буферном растворе для SPRI. Концентрацию ферромагнитных частиц нормализовали до концентрации стандартного связывающего буфера AmpureXP, поставляемого как часть продукта, доступного под торговым обозначением AMPure XPTM, доступного от Beckman Coulter, Брея, Калифорния, США.[00137] The preparation phase began with a binding buffer solution for SPRI (Surface Plasmon Resonance Imaging). The binding buffer solution for SPRI contained, for example, PEG (polyethylene glycol) and salt (NaCl). Carboxy-coated magnetic particles prepared according to Example 6 were then resuspended in SPRI binding buffer. The concentration of ferromagnetic particles was normalized to that of the standard AmpureXP binding buffer supplied as part of a product available under the trade designation AMPure XP TM available from Beckman Coulter, Bray, CA, USA.
[00138] После приготовления связывающего буферного раствора для SPRI, готовили свежий 80% раствор этанола. Затем образец ДНК готовили путем объединения 20 мкм аликвоты маркера длины ДНК в 100 п. н., доступного в каталоге под номером N3231S от New England BioLabs, INC., Ипсвич, Массачусетс, США, с 580 мкл DI воды с получением разбавления 30:1. Затем уровень мощности управляющего компонента задавали на 100% и частоту на 50 Гц синусоидальной волны. Планшеты и пробирки выдерживали закрытыми крышкой насколько возможно для снижения изменения из-за испарения.[00138] After preparing the SPRI binding buffer, a fresh 80% ethanol solution was prepared. A DNA sample was then prepared by combining a 20 μm aliquot of a 100 bp DNA length marker, available under catalog number N3231S from New England BioLabs, INC., Ipswich, Massachusetts, USA, with 580 μl of DI water to obtain a 30:1 dilution . Then the power level of the control component was set to 100% and the frequency to 50 Hz of the sine wave. Plates and tubes were kept capped as far as possible to reduce change due to evaporation.
[00139] После завершения фазы приготовления начиналась фаза осуществления процедуры. В некоторых примерах параллельно нижеописанной процедуре такую же процедуру проводили вручную с помощью стандартного связывающего буфера AmpureXP в качестве контроля. Некоторую часть разбавленной ДНК сохраняли в качестве другого контроля.[00139] After the completion of the preparation phase, the implementation phase of the procedure began. In some examples, in parallel with the procedure described below, the same procedure was performed manually using standard AmpureXP binding buffer as a control. Some of the diluted DNA was kept as another control.
[00140] 50 мкл разбавленной ДНК и 90 мкл смеси ферримагнитных частиц (например, связывающего буферного раствора для SPRI) добавляли в емкость объемом 0,5 мл для полимеразной цепной реакции (ПЦР) (например, контейнер) для селективного осаждения ДНК в образце. Систему обработки образца, описанную в данном документе, использовали для полного перемешивания содержимого контейнера для обеспечения связывания выпавшей в осадок ДНК с магнитными частицами.[00140] 50 µl of diluted DNA and 90 µl of a mixture of ferrimagnetic particles (e.g., SPRI binding buffer solution) were added to a 0.5 ml polymerase chain reaction (PCR) container (e.g., container) to selectively precipitate DNA in the sample. The sample handling system described herein was used to thoroughly mix the contents of the container to allow the precipitated DNA to bind to the magnetic particles.
[00141] После перемешивания образца и ферримагнитных частиц образец инкубировали в течение 5 минут, поддерживая ферримагнитные частицы в суспендированном состоянии. Затем магнит (например, электромагниты, описанные в данном документе) использовали для выделения ферримагнитных частиц из раствора до обеспечения прозрачности, чтобы обеспечить удаление надосадочной жидкости.[00141] After mixing the sample and the ferrimagnetic particles, the sample was incubated for 5 minutes while maintaining the ferrimagnetic particles in a suspended state. Then a magnet (for example, the electromagnets described herein) were used to isolate the ferrimagnetic particles from the solution until clear to allow removal of the supernatant.
[00142] В контейнер добавляли 200 мкл 80% этанола. Затем систему обработки образца использовали для отделения ферримагнитных частиц и удаления надосадочной жидкости. [00142] 200 μl of 80% ethanol was added to the container. The sample handling system was then used to separate the ferrimagnetic particles and remove the supernatant.
[00143] В контейнер добавляли 50 мкл деионизированной (DI) воды для элюирования ДНК из магнитных частиц. Систему обработки образца использовали для полного перемешивания образца. Образец затем инкубировали в течение 2 минут, поддерживая ферримагнитные частицы в суспендированном состоянии. Затем магнит использовали для отделения до обеспечения прозрачности и переносили раствор после элюирования в новый планшет. После переноса раствора после элюирования в новый планшет концентрацию ДНК в растворе после элюирования измеряли с помощью, например, анализа NanoDrop или PicoGreen. Затем сравнивали концентрацию изначально разбавленной ДНК и концентрацию после выполняемого вручную элюирования с помощью AmpureXP. [00143] 50 µl of deionized (DI) water was added to the container to elute the DNA from the magnetic particles. The sample handling system was used to thoroughly mix the sample. The sample was then incubated for 2 minutes while maintaining the ferrimagnetic particles in a suspended state. The magnet was then used to separate until clear and transfer the eluent solution to a new plate. After transferring the post-elution solution to a new plate, the DNA concentration in the post-elution solution was measured using, for example, a NanoDrop or PicoGreen assay. The concentration of the initially diluted DNA was then compared with the concentration after manual elution with AmpureXP.
[00144] Количество выделенной ДНК показано на ФИГ. 4A для магнитного шарика в смесителе. Для сравнения на ФИГ. 4B показано количество выделенной ДНК с помощью магнитного шарика с применением соответствующей процедуры, но без перемешивания. В качестве дополнительного примера на ФИГ. 4C показано количество ДНК, которые было выделено с применением процедуры перемешивания вручную с контрольным шариком. Контрольный шарик представлял собой парамагнитный шарик, разработанный как сравнительный шарик 1, ниже. На ФИГ. 4D показаны исходные уровни ДНК в каждом примере.[00144] The amount of isolated DNA is shown in FIG. 4A for the magnetic ball in the mixer. For comparison, in FIG. 4B shows the amount of DNA isolated with a magnetic bead using the appropriate procedure, but without mixing. As a further example, in FIG. 4C shows the amount of DNA that was isolated using the manual bead mixing procedure. The control bead was a paramagnetic bead designed as Comparative Bead 1 below. FIG. 4D shows baseline DNA levels in each example.
Пример 10. Расщепление трипсиномExample 10 Trypsin Cleavage
[00145] Магнитные шарики использовали для расщепления трипсином согласно следующей процедуре. Исходный фосфатно-буферный солевой раствор (PBS), доступный под торговым обозначением 10X PBSTM, доступный от Invitrogen, Карлсбад, Калифорния, США, разбавляли в 10 раз. Готовили 5 мг/мл раствора белка цитохрома C в PBS. 0,122 мл PBS, 0,125 мл 5 мг/мл раствора белка цитохрома C помещали в сосуд объемом 1,5 мл. Магнитные шарики с иммобилизованным трипсином, полученные согласно примеру 7, промывали водой 3 раза. Воду удаляли с получением гранулы с шариками. 0,01 мл (объем гранулы) шариков с иммобилизованным трипсином добавляли в сосуд объемом 1,5 мл. Сосуд устанавливали на магнитной мешалке и перемешивали в течение 20 минут при 150 Гц и 80 мТл для проведения расщепления трипсином. Расщепление прекращали после перемешивания путем добавления 0,0278 мл 1% муравьиной кислоты. 0,1 мл раствора отбирали для анализа с помощью HPLC. Результаты анализа с помощью HPLC показаны на ФИГ. 5, на которой показаны продукты расщепления. Условия HPLC были следующими.[00145] Magnetic beads were used for trypsin digestion according to the following procedure. The original phosphate buffered saline (PBS), available under the trade designation 10X PBS TM , available from Invitrogen, Carlsbad, CA, USA, was diluted 10 times. A 5 mg/ml solution of cytochrome C protein in PBS was prepared. 0.122 ml PBS, 0.125
Подвижная фаза: A - 0,1% TFA/FA в воде; B - 0,1% TFA/FA в ACN.Mobile phase: A - 0.1% TFA/FA in water; B - 0.1% TFA/FA in ACN.
Градиент: 0-0,5 мин. 1% B, 1-50% B в течение 30,5 мин., 50% B в течение 5 мин., 3 мин. очистки при 95% B, 5 мин. повторного уравн. при 1% B.Gradient: 0-0.5 min 1% B, 1-50% B for 30.5 min, 50% B for 5 min, 3 min. cleaning at 95% B, 5 min. re-eq. at 1% B.
Расход: 0,3 мл/мин.Flow rate: 0.3 ml/min.
Температура: 40°C.Temperature: 40°C.
УФ-детектор: 214 нм.UV detector: 214 nm.
Объем вводимой пробы: 2 мкл.Injection volume: 2 µl.
Пример 11. Определение характеристик в отношении пригодности магнитных шариковExample 11 Determination of characteristics in relation to the suitability of magnetic beads
[00146] Различные магнитные шарики исследовали на их способность быть 1) чувствительными к магнитному полю в достаточной мере для перемешивания в воде, 2) чувствительными к магнитному полю в достаточной мере, чтобы быть способными перемешиваться в растворе из полиэтиленгликоля, хлорида натрия, воды, 3) на их способность не образовывать комки под действием магнитных сил, 4) на их способность быть покрытыми карбоксильными группами, 5) на их способность обеспечивать выделение нуклеиновой кислоты и 6) на их способность обеспечивать выделение нуклеиновой кислоты с достаточным выходом.[00146] Various magnetic beads were investigated for their ability to be 1) magnetic field sensitive enough to mix in water, 2) magnetic field sensitive enough to be able to mix in a solution of polyethylene glycol, sodium chloride, water, 3 ) their ability not to form lumps under magnetic forces, 4) their ability to be coated with carboxyl groups, 5) their ability to release nucleic acid, and 6) their ability to release nucleic acid in sufficient yield.
[00147] Для оценки свойств 1-3 5 мкл раствора различных шариков добавляли к 140 мкл воды или раствора из полиэтиленгликоля, хлорида натрия, воды и в лунку. Для определения, были ли они в достаточной мере чувствительными к магнитному полю для перемешивания, шарики опускали на дно лунки с помощью магнитного поля, а затем перемешивали с помощью электромагнитного смесителя. Если частицы оказывались полностью диспергированными до поверхности жидкости, определяли, что частицы были достаточно чувствительными для перемешивания, как показано в таблице 2 с помощью надписи «да», если они не перемешивались в растворе, частицы определяли как нечувствительные к магнитному полю в достаточной мере для перемешивания, что указано в таблице 2 с помощью надписи «нет». Если при электромагнитном перемешивании магнитные частицы не агрегировали с образованием комков частиц, частицы считались такими, которые не образуют комки, что показано в таблице 2 с помощью надписи «да», если комки присутствовали при перемешивании, частицы считались такими, которые образуют комки, что показано в таблице 2 с помощью надписи «нет». Для определения, могут ли быть шарики покрытыми карбоксильными группами как в 4), шарики подвергали процедуре по существу в соответствии с примером 4, шарики, которые могут быть покрытыми карбоксильными группами, указывали таким образом в таблице 2 с помощью надписи «да», шарики, которые не могут быть покрытыми карбоксильными группами, указывали таким образом в таблице 2 с помощью надписи «нет». [00147] To assess the properties of 1-3, 5 μl of a solution of various beads was added to 140 μl of water or a solution of polyethylene glycol, sodium chloride, water and per well. To determine if they were magnetically sensitive enough to stir, the beads were lowered to the bottom of the well using a magnetic field and then mixed with an electromagnetic mixer. If the particles were completely dispersed to the surface of the liquid, the particles were determined to be sufficiently sensitive to stir, as shown in Table 2 with the inscription "yes", if they were not stirred in solution, the particles were determined to be magnetically insensitive enough to stir , which is indicated in table 2 with the inscription "no". If under electromagnetic stirring, the magnetic particles did not aggregate to form particle lumps, the particles were considered not to form lumps, which is shown in Table 2 with the inscription "yes", if lumps were present during stirring, the particles were considered to form lumps, which is shown in table 2 with the inscription "no". In order to determine whether the beads could be coated with carboxyl groups as in 4), the beads were subjected to the procedure essentially in accordance with Example 4, the beads which could be coated with carboxyl groups were thus indicated in Table 2 by the inscription "yes", the beads, which cannot be coated with carboxyl groups were thus indicated in Table 2 by the inscription "no".
[00148] Для определения, можно ли использовать шарики для выделения ДНК как в 5), 50 мкл образца ДНК добавляли в лунку и перемешивали с шариками. Шарики, которые обеспечивали выделение ДНК, указывали таким образом в таблице 2 с помощью надписи «да», шарики, которые не обеспечивали выделение ДНК, указывали таким образом в таблице 2 с помощью надписи «нет». Для определения, можно ли использовать шарики для выделения ДНК с достижением достаточного выхода, составляющего от 60% до 90% исходного ДНК в 6), рассчитывали выход, и если он был достаточным, указывали в таблице 2 с помощью надписи «да», шарики, которые не обеспечивают выделение ДНК с достижением достаточного выхода, указывали таким образом в таблице 2 с помощью надписи «нет».[00148] To determine if the beads can be used for DNA extraction as in 5), 50 μl of a DNA sample was added to the well and mixed with the beads. Beads that provided DNA extraction were thus indicated in Table 2 with "yes", beads that did not provide DNA extraction were thus indicated in Table 2 with "no". To determine if beads can be used to isolate DNA to achieve a sufficient yield of 60% to 90% of the original DNA in 6), the yield was calculated and, if sufficient, reported in Table 2 with "yes", beads, which do not provide isolation of DNA to achieve sufficient yield, thus indicated in table 2 using the inscription "no".
[00149] В таблице 1 представлен перечень различных шариков, указанные выше свойства которых изучали. Данные показывают, что только шарики, полученные согласно настоящему раскрытию, обеспечили каждый необходимый аспект настоящего раскрытия. Шарики, которые отличаются по строению или магнитным свойствам, доказали непригодность для использования в смесителе, поскольку шарики не имеют какое-либо из свойств 1-6 или их комбинации. Шарики, исследованные в качестве сравнительных примеров, включают шарики, полученные General Electric, Chemicell, Bangs Laboratories, Pelitex, Spherotech, Creative Diagnostics, Lumigen, Perfinity, Ocean NanoTech, Cospheric и BioChain. Из большого количества исследованных ни один не обеспечил необходимые аспекты 1-6. Для иллюстрации этого вопроса образец этих шариков, обозначенных в таблице 1 и таблице 2 как сравнительные шарики, сравнивают с магнитным шариком по настоящему раскрытию.[00149] Table 1 lists the various beads whose properties were studied above. The data shows that only the beads made in accordance with the present disclosure provided each required aspect of the present disclosure. Balls that differ in structure or magnetic properties have proven unsuitable for use in a mixer because the balls do not have any of properties 1-6 or combinations thereof. Beads tested as comparative examples include those obtained from General Electric, Chemicell, Bangs Laboratories, Pelitex, Spherotech, Creative Diagnostics, Lumigen, Perfinity, Ocean NanoTech, Cospheric, and BioChain. Of the large number examined, none provided the necessary aspects 1-6. To illustrate this point, a sample of these beads, designated in Table 1 and Table 2 as comparative beads, is compared to the magnetic bead of the present disclosure.
Таблица 1. Магнитные шарикиTable 1. Magnetic balls
Таблица 2. Свойства магнитных шариковTable 2. Properties of magnetic balls
Вышеуказанные описания являются иллюстративными, а не ограничивающими. Многие варианты данного раскрытия станут очевидными специалистам в данной области техники при рассмотрении раскрытия. Объем настоящего изобретения будет, таким образом, определяться без ссылки на вышеуказанное описание, а вместо этого должен определяться со ссылкой на приложенные пункты формулы изобретения вместе с их полным объемом или эквивалентами.The above descriptions are illustrative and not restrictive. Many variations of this disclosure will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the disclosure. The scope of the present invention will thus be defined without reference to the above description, but should instead be defined with reference to the appended claims together with their full scope or equivalents.
[00150] Один или более признаков из любого примера можно объединять с одним или более признаками любого другого примера без отклонения от объема данного раскрытия.[00150] One or more features from any example can be combined with one or more features from any other example without departing from the scope of this disclosure.
[00151] Подразумевается, что указание термина в форме единственного означает «один или более», если конкретно не указано обратное.[00151] It is implied that the indication of the term in the singular means "one or more", unless specifically indicated otherwise.
[00152] Все патенты, патентные заявки, публикации и описания, упомянутые выше, включены в данный документ посредством ссылки во всей их полноте.[00152] All patents, patent applications, publications and descriptions mentioned above are incorporated herein by reference in their entirety.
Дополнительные аспектыAdditional aspects
[00153] Представлены следующие иллюстративные аспекты, нумерация которых не должна рассматриваться как обозначающая уровень важности.[00153] The following illustrative aspects are presented, the numbering of which should not be construed as indicating a level of importance.
[00154] В аспекте 1 предусмотрена система обработки образца, содержащая:[00154] In aspect 1, a sample processing system is provided, comprising:
контейнер, выполненный с возможностью приема образца для обработки;a container configured to receive a sample for processing;
ферримагнитные частицы, расположенные в контейнере;ferrimagnetic particles located in the container;
магнитный узел, расположенный по периферии контейнера для создания переменного магнитного поля в контейнере, обеспечивающего тем самым перемещение ферримагнитных частиц в контейнере; иa magnetic assembly located along the periphery of the container for creating an alternating magnetic field in the container, thereby ensuring the movement of ferrimagnetic particles in the container; and
управляющий компонент, соединенный с магнитным узлом для управления переменным магнитным полем.a control component connected to the magnetic assembly to control the alternating magnetic field.
[00155] В аспекте 2 предусмотрена система обработки образца согласно аспекту 1, в которой ферримагнитные частицы содержат ядро из феррита.[00155] In
[00156] В аспекте 3 предусмотрена система обработки образца по аспекту 2, в которой ядро из феррита содержит магнитомягкий феррит. [00156] In
[00157] В аспекте 4 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 2 или 3, в которой ядро из феррита выбрано из группы, состоящей из:[00157] In aspect 4, a sample processing system according to any one of
феррита кобальта;cobalt ferrite;
MnZn-феррита иMnZn ferrite and
NiZn-феррита.NiZn ferrite.
[00158] В аспекте 5 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 1-4, дополнительно содержащая: [00158] In
образец, расположенный в контейнере.sample in a container.
[00159] В аспекте 6 предусмотрена система обработки образца по аспекту 5, в которой ферримагнитные частицы дополнительно содержат покрытие.[00159] In
[00160] В аспекте 7 предусмотрена система обработки образца по аспекту 6, в которой покрытие представляет полимерный слой или слой на основе кремнезема для регулирования, чтобы плотность ферримагнитных частиц была близкой к плотности жидкости.[00160] In
[00161] В аспекте 8 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 6 или 7, в которой покрытие содержит реагент захвата для захвата аналита в образце.[00161] In
[00162] В аспекте 9 предусмотрена система обработки образца по аспекту 8, в которой реагент захвата представляет собой антитело.[00162] In
[00163] В аспекте 10 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 6-9, в которой покрытие содержит функциональную группу для адсорбции нуклеиновых кислот.[00163] In
[00164] В аспекте 11 предусмотрена система обработки образца по аспекту 10, в которой функциональная группа представляет собой карбоксильную группу.[00164] Aspect 11 provides the sample processing system of
[00165] В аспекте 12 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 1-11, в которой образец содержит биомолекулы. [00165] In aspect 12, a sample processing system according to any one of aspects 1-11 is provided, wherein the sample contains biomolecules.
[00166] В аспекте 13 предусмотрена система обработки образца по аспекту 12, в которой биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты или белки.[00166] In aspect 13, the sample processing system of aspect 12 is provided, wherein the biomolecules are nucleic acids or proteins.
[00167] В аспекте 14 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 1-13, дополнительно содержащая: [00167] In aspect 14, a sample processing system according to any one of aspects 1-13 is provided, further comprising:
компонент для сбора, способный собирать ферримагнитные частицы в контейнере, обеспечивающий тем самым отделение ферримагнитных частиц от образца.a collection component capable of collecting the ferrimagnetic particles in the container, thereby separating the ferrimagnetic particles from the sample.
[00168] В аспекте 15 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 1-14, в которой магнитный узел дополнительно содержит по меньшей мере одну магнитную конструкцию, причем каждая магнитная конструкция содержит множество электромагнитов, причем каждый из множества электромагнитов содержит электропроводную катушку, расположенную вокруг центральной линии, которая проходит в направлении центральной оси магнитной конструкции. [00168] In
[00169] В аспекте 16 предусмотрен способ обработки образца, причем способ включает:[00169] In aspect 16, a method for processing a sample is provided, the method comprising:
обеспечение контейнера, содержащего ферримагнитные частицы и образец; иproviding a container containing the ferrimagnetic particles and the sample; and
подвергание контейнера воздействию переменного магнитного поля с обеспечением тем самым перемещения ферримагнитных частиц в контейнере и с обеспечением тем самым обработки образца.exposing the container to an alternating magnetic field, thereby causing ferrimagnetic particles to move within the container, and thereby processing the sample.
[00170] В аспекте 17 предусмотрен способ по аспекту 16, в котором обработка включает захват аналита в образце.[00170] In aspect 17, the method of aspect 16 is provided, wherein the treatment comprises capturing the analyte in the sample.
[00171] В аспекте 18 предусмотрен способ по аспекту 17, в котором ферримагнитные частицы содержат реагент захвата для захвата аналита в образце.[00171] In aspect 18, the method of aspect 17 is provided, wherein the ferrimagnetic particles comprise a capture reagent to capture the analyte in the sample.
[00172] В аспекте 19 предусмотрен способ по аспекту 18, в котором реагент захвата представляет собой антитело.[00172] In aspect 19, the method of aspect 18 is provided, wherein the capture reagent is an antibody.
[00173] В аспекте 20 предусмотрен способ по любому из аспектов 17-19, в котором ферримагнитные частицы содержат функциональную группу для адсорбции аналита.[00173] In
[00174] В аспекте 21 предусмотрен способ по аспекту 20, в котором аналит представляет собой нуклеиновую кислоту, а функциональная группа представляет собой карбоксильную группу.[00174] In aspect 21, the method of
[00175] В аспекте 22 предусмотрен способ по любому из аспектов 16-21, дополнительно включающий:[00175] In aspect 22, a method according to any one of aspects 16-21 is provided, further comprising:
осуществления сбора с помощью компонента для сбора ферримагнитных частиц; иcollecting with the ferrimagnetic particle collecting component; and
элюирование по меньшей мере части образца из контейнера.eluting at least a portion of the sample from the container.
[00176] В аспекте 23 предусмотрен способ по любому из аспектов 16-22, в котором обработка включает нагревание или перемешивание образца путем перемещения ферримагнитных частиц в контейнере.[00176] In aspect 23, a method according to any one of aspects 16-22 is provided, wherein the treatment comprises heating or stirring the sample by moving ferrimagnetic particles in a container.
[00177] В аспекте 24 предусмотрен способ по любому из аспектов 16-23, в котором ферримагнитные частицы содержат ядро из феррита.[00177] In aspect 24, a method according to any one of aspects 16-23 is provided, wherein the ferrimagnetic particles comprise a ferrite core.
[00178] В аспекте 25 предусмотрен способ по аспекту 24, в котором ядро из феррита содержит магнитомягкий феррит.[00178] In
[00179] В аспекте 26 предусмотрен способ по аспекту 25, в котором ядро из феррита выбрано из группы, состоящей из:[00179] In aspect 26, the method of
феррита кобальта;cobalt ferrite;
MnZn-феррита иMnZn ferrite and
NiZn-феррита.NiZn ferrite.
[00180] В аспекте 27 предусмотрен способ по любому из аспектов 16-26, в котором ферримагнитные частицы дополнительно содержат покрытие.[00180] In aspect 27, a method according to any one of aspects 16-26 is provided, wherein the ferrimagnetic particles further comprise a coating.
[00181] В аспекте 28 предусмотрен способ по аспекту 27, в котором покрытие представляет слой полимерный слой или слой на основе кремнезема для регулирования, чтобы плотность ферримагнитных частиц была близкой к плотности жидкости.[00181] In aspect 28, the method of aspect 27 is provided, wherein the coating is a layer of a polymer layer or a silica-based layer to control that the density of the ferrimagnetic particles is close to that of the liquid.
[00182] В аспекте 29 предусмотрен способ по любому из аспектов 16-28, в котором образец содержит биомолекулы.[00182] In aspect 29, a method according to any one of aspects 16-28 is provided, wherein the sample contains biomolecules.
[00183] В аспекте 30 предусмотрен способ по аспекту 29, в котором биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты или белки.[00183] In
[00184] В аспекте 31 предусмотрена система обработки образца, содержащая:[00184] In aspect 31, a sample processing system is provided, comprising:
контейнер, выполненный с возможностью приема образца для обработки;a container configured to receive a sample for processing;
магнитные частицы, расположенные в контейнере, причем магнитные частицы имеют максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 30 эме/г;magnetic particles disposed in a container, the magnetic particles having a maximum field strength ranging from about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanent magnetization ranging from about 0 emu/g to about 30 emu/g;
магнитный узел, расположенный по периферии контейнера, для создания переменного магнитного поля в контейнере с обеспечением тем самым перемещения магнитных частиц в контейнере; иa magnetic assembly located on the periphery of the container for creating an alternating magnetic field in the container, thereby ensuring the movement of magnetic particles in the container; and
управляющий компонент, соединенный с магнитным узлом для управления переменным магнитным полем.a control component connected to the magnetic assembly to control the alternating magnetic field.
[00185] В аспекте 32 предусмотрена система обработки образца по аспекту 31, в которой магнитные частицы содержит ферримагнитные частицы, ферромагнитные частицы, парамагнитные частицы, суперпарамагнитные частицы или их смесь.[00185] In aspect 32, the sample processing system of aspect 31 is provided, wherein the magnetic particles comprise ferrimagnetic particles, ferromagnetic particles, paramagnetic particles, superparamagnetic particles, or a mixture thereof.
[00186] В аспекте 32 предусмотрена система обработки образца по аспекту 31, в которой магнитные частицы содержат ферримагнитные частицы.[00186] In aspect 32, the sample processing system of aspect 31 is provided, wherein the magnetic particles comprise ferrimagnetic particles.
[00187] В аспекте 34 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31 или 33, в которой максимальная напряженность поля магнитных частиц находится в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г.[00187] In aspect 34, a sample processing system according to any one of aspects 31 or 33 is provided, wherein the maximum magnetic particle field strength is in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g.
[00188] В аспекте 35 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-34, в которой остаточная намагниченность магнитных частиц находится в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.[00188] In aspect 35, a sample processing system according to any one of aspects 31-34 is provided, wherein the remanence of the magnetic particles is in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00189] В аспекте 36 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-35, в которой магнитные частицы являются пористыми, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е.[00189] In aspect 36, a sample processing system according to any one of aspects 31-35 is provided, wherein the magnetic particles are porous and the individual pore size is in the range of about 5 U to about 1000 U.
[00190] В аспекте 37 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-36, в которой магнитные частицы являются пористыми, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е.[00190] In aspect 37, a sample processing system according to any one of aspects 31-36 is provided, wherein the magnetic particles are porous and the individual pore size is in the range of about 50 U to about 500 U.
[00191] В аспекте 38 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-37, в которой магнитные частицы содержат ядро из феррита.[00191] In aspect 38, a sample processing system according to any one of aspects 31-37 is provided, wherein the magnetic particles comprise a ferrite core.
[00192] В аспекте 39 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов аспект 31-38, в которой ядро из феррита содержит магнитомягкий феррит. [00192] In aspect 39, a sample processing system according to any one of aspects 31-38 is provided, wherein the ferrite core comprises soft magnetic ferrite.
[00193] В аспекте 40 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-39, в которой ядро из феррита выбрано из группы, состоящей из Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4, Fe7S8, Fe3S4, FeS и FeOOH.[00193] In
[00194] В аспекте 41 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-40, дополнительно содержащая:[00194] In aspect 41, a sample processing system according to any one of aspects 31-40 is provided, further comprising:
образец, расположенный в контейнере.sample in a container.
[00195] В аспекте 42 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-41, в которой магнитные частицы дополнительно содержат покрытие.[00195] In aspect 42, a sample processing system according to any one of aspects 31-41 is provided, wherein the magnetic particles further comprise a coating.
[00196] В аспекте 43 предусмотрена система обработки образца по аспекту 42, в которой покрытие содержит SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2, керамику, полиакриловую кислоту, поли(метилакрилат), полистирол, дивинилбензол, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт или их смесь.[00196] Aspect 43 provides the sample treatment system of aspect 42 wherein the coating comprises SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , ceramic, polyacrylic acid, poly(methyl acrylate), polystyrene, divinylbenzene, polyvinylpyrrolidone , polyvinyl alcohol or a mixture thereof.
[00197] В аспекте 44 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 42 или 43, в которой покрытие содержит реагент захвата для захвата аналита в образце.[00197] In aspect 44, a sample processing system according to any one of aspects 42 or 43 is provided, wherein the coating comprises a capture reagent to capture the analyte in the sample.
[00198] В аспекте 45 предусмотрена система обработки образца по аспекту 44, в которой реагент захвата содержит тиольную группу, стрептавидин, аминогруппу, гидроксильную группу, тозильную группу, эпоксигруппу, алкильную группу, винильную группу, арильную группу, фермент, белок, дезоксирибонуклеиновую кислоту, рибонуклеиновую кислоту, иммуноглобулин G, карбоксильную группу или моноклональное антитело.[00198] Aspect 45 provides the sample processing system of aspect 44 wherein the capture reagent contains a thiol group, streptavidin, an amino group, a hydroxyl group, a tosyl group, an epoxy group, an alkyl group, a vinyl group, an aryl group, an enzyme, a protein, a deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid, immunoglobulin G, carboxyl group or monoclonal antibody.
[00199] В аспекте 46 предусмотрена система обработки образца по аспекту 42, в которой покрытие содержит фермент, а образец содержит субстрат фермента.[00199] In aspect 46, the sample treatment system of aspect 42 is provided, wherein the coating contains an enzyme and the sample contains an enzyme substrate.
[00200] В аспекте 47 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-46, в которой образец содержит биомолекулы. [00200] In aspect 47, a sample processing system according to any one of aspects 31-46 is provided, wherein the sample contains biomolecules.
[00201] В аспекте 48 предусмотрена система обработки образца по аспекту 47, в которой биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты или белки.[00201] In aspect 48, the sample processing system of aspect 47 is provided, wherein the biomolecules are nucleic acids or proteins.
[00202] В аспекте 49 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-48, дополнительно содержащая: [00202] In aspect 49, a sample processing system according to any one of aspects 31-48 is provided, further comprising:
компонент для сбора, способный собирать магнитные частицы в контейнере, обеспечивающий тем самым отделение магнитных частиц от образца.a collection component capable of collecting the magnetic particles in the container, thereby separating the magnetic particles from the sample.
[00203] В аспекте 50 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-49, в которой магнитный узел дополнительно содержит по меньшей мере одну магнитную конструкцию, причем каждая магнитная конструкция содержит множество электромагнитов, каждый из множества электромагнитов содержит электропроводную катушку, расположенную вокруг центральной линии, которая проходит в направлении центральной оси магнитной конструкции.[00203] In
[00204] В аспекте 51 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-50, в которой проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00204] In aspect 51, a sample treatment system according to any one of aspects 31-50 is provided, wherein the permeability of the magnetic particle is sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 10 emu/g to about 250 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength of range from about 700 oersted to about 800 oersteds.
[00205] В аспекте 52 предусмотрена система обработки образца по любому из аспектов 31-51, в которой проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00205] In aspect 52, a sample processing system according to any one of aspects 31-51 is provided, wherein the permeability of the magnetic particle is sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength of range from about 700 oersted to about 800 oersteds.
[00206] В аспекте 53 предусмотрен способ обработки образца, причем способ включает:[00206] In aspect 53, a method for processing a sample is provided, the method comprising:
обеспечение контейнера, содержащего магнитные частицы и образец в растворе, причем магнитные частицы имеют лиганд на поверхности частиц, причем лиганд селективно взаимодействует с представляющим интерес аналитом в образце, магнитные частицы имеют максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 30 эме/г;providing a container containing magnetic particles and a sample in solution, wherein the magnetic particles have a ligand on the surface of the particles, wherein the ligand selectively interacts with an analyte of interest in the sample, the magnetic particles have a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g g and remanence in the range from about 0 emu/g to about 30 emu/g;
инкубацию раствора с обеспечением контакта представляющего интерес аналита с лигандом на поверхности магнитных частиц иincubating the solution so that the analyte of interest contacts the ligand on the surface of the magnetic particles, and
подвергание контейнера воздействию магнитного поля с обеспечением тем самым отделения магнитных частиц от образца.exposing the container to a magnetic field, thereby separating the magnetic particles from the sample.
[00207] В аспекте 54 предусмотрен способ по аспекту 53, в котором лиганд представляет собой реагент захвата, содержащий тиольную группу, стрептавидин, аминогруппу, гидроксильную группу, тозильную группу, эпоксигруппу, алкильную группу, винильную группу, арильную группу, фермент, белок, дезоксирибонуклеиновую кислоту, рибонуклеиновую кислоту, иммуноглобулин G, карбоксильную группу или моноклональное антитело.[00207] Aspect 54 provides the method of Aspect 53, wherein the ligand is a capture reagent containing a thiol group, streptavidin, an amino group, a hydroxyl group, a tosyl group, an epoxy group, an alkyl group, a vinyl group, an aryl group, an enzyme, a protein, a deoxyribonucleic acid acid, ribonucleic acid, immunoglobulin G, carboxyl group, or monoclonal antibody.
[00208] В аспекте 55 предусмотрен способ по любому из аспектов 53 или 54, в котором аналит представляет собой нуклеиновую кислоту, а функциональная группа представляет собой карбоксильную группу.[00208] Aspect 55 provides the method of any one of aspects 53 or 54, wherein the analyte is a nucleic acid and the functional group is a carboxyl group.
[00209] В аспекте 56 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-55, дополнительно включающий:[00209] In aspect 56, a method according to any one of aspects 53-55 is provided, further comprising:
осуществление сбора магнитных частиц с помощью компонента для сбора иthe implementation of the collection of magnetic particles using the component for collecting and
элюирование по меньшей мере части образца из контейнера.eluting at least a portion of the sample from the container.
[00210] В аспекте 57 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-56, дополнительно включающий нагревание или перемешивание образца путем перемещения магнитных частиц в контейнере.[00210] In aspect 57, the method of any one of aspects 53-56 is provided, further comprising heating or stirring the sample by moving the magnetic particles in the container.
[00211] В аспекте 58 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-57, в котором максимальная напряженность поля находится в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г.[00211] In aspect 58, a method according to any one of aspects 53-57 is provided, wherein the maximum field strength is in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g.
[00212] В аспекте 59 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-58, в котором остаточная намагниченность магнитных частиц находится в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.[00212] In aspect 59, the method of any one of aspects 53-58 is provided, wherein the remanence of the magnetic particles is in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00213] В аспекте 60 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-59, в котором магнитные частицы являются пористыми, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е.[00213] In
[00214] В аспекте 61 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-60, в котором магнитные частицы являются пористыми, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е.[00214] In aspect 61, a method according to any one of aspects 53-60 is provided, wherein the magnetic particles are porous and the individual pore size is in the range of about 50 U to about 500 U.
[00215] В аспекте 62 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-61, в котором магнитные частицы содержат ядро из феррита.[00215] In aspect 62, a method according to any one of aspects 53-61 is provided, wherein the magnetic particles comprise a ferrite core.
[00216] В аспекте 63 предусмотрен способ по аспекту 62, в котором ядро из феррита содержит магнитомягкий феррит.[00216] In aspect 63, the method of aspect 62 is provided, wherein the ferrite core comprises soft magnetic ferrite.
[00217] В аспекте 64 предусмотрен способ по любому из аспектов 61-63, в котором ядро из феррита выбирают из группы, состоящей из Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4, Fe7S8, Fe3S4, FeS и FeOOH.[00217] In aspect 64, a method according to any one of aspects 61-63 is provided, wherein the ferrite core is selected from the group consisting of Fe 2 TiO 2 , FeTiO 2 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , Fe 7 S 8 , Fe 3 S 4 , FeS and FeOOH.
[00218] В аспекте 65 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-64, в котором магнитные частицы дополнительно содержат покрытие.[00218] In aspect 65, a method according to any one of aspects 53-64 is provided, wherein the magnetic particles further comprise a coating.
[00219] В аспекте 66 предусмотрен способ по аспекту 65, в котором покрытие содержит SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2, керамику, полиакриловую кислоту, поли(метилакрилат), полистирол, дивинилбензол, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт или их смесь.[00219] Aspect 66 provides the method of aspect 65 wherein the coating comprises SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , ceramic, polyacrylic acid, poly(methyl acrylate), polystyrene, divinylbenzene, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol or a mixture thereof.
[00220] В аспекте 67 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-66, в котором представляющий интерес аналит содержит биомолекулы.[00220] In aspect 67, the method of any one of aspects 53-66 is provided, wherein the analyte of interest comprises biomolecules.
[00221] В аспекте 68 предусмотрен способ по аспекту 67, в котором биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты или белки.[00221] In aspect 68, the method of aspect 67 is provided, wherein the biomolecules are nucleic acids or proteins.
[00222] В аспекте 69 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-68, в котором лиганд представляет собой фермент, а представляющий интерес аналит представляет собой субстрат фермента.[00222] Aspect 69 provides the method of any one of aspects 53-68, wherein the ligand is an enzyme and the analyte of interest is a substrate of the enzyme.
[00223] В аспекте 70 предусмотрен способ по аспекту 69, в котором фермент разрушает субстрат.[00223] In
[00224] В аспекте 71 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-70, в котором магнитная частица содержит ферримагнитные частицы, ферромагнитные частицы, парамагнитные частицы, суперпарамагнитные частицы или их смесь.[00224] In aspect 71, the method of any one of aspects 53-70 is provided, wherein the magnetic particle comprises ferrimagnetic particles, ferromagnetic particles, paramagnetic particles, superparamagnetic particles, or a mixture thereof.
[00225] В аспекте 72 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-71, в котором проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00225] Aspect 72 provides the method of any one of aspects 53-71, wherein the magnetic particle has a permeability sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 10 emu/g to about 250 emu/g when exposed to a magnetic field strength in the range of about 700 oersted to about 800 oersteds.
[00226] В аспекте 73 предусмотрен способ по любому из аспектов 53-72, в котором проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00226] Aspect 73 provides a method according to any one of aspects 53-72, wherein the permeability of the magnetic particle is sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g when exposed to a magnetic field strength in the range of about 700 oersted to about 800 oersteds.
[00227] В аспекте 74 предусмотрена магнитная частица для обработки раствора образца, причем магнитная частица содержит:[00227] In aspect 74, a magnetic particle is provided for processing a sample solution, the magnetic particle comprising:
магнитный материал, имеющий максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г; иa magnetic material having a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanence in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g; and
наружную поверхность, содержащую лиганд, при этом лиганд взаимодействует с представляющим интерес аналитом в растворе образца.the outer surface containing the ligand, while the ligand interacts with the analyte of interest in the sample solution.
[00228] В аспекте 75 предусмотрена магнитная частица по аспекту 74, в которой максимальная напряженность поля находится в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г.[00228] Aspect 75 provides the magnetic particle of aspect 74 wherein the maximum field strength is in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g.
[00229] В аспекте 76 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74 или 75, при этом остаточная намагниченность магнитной частицы находится в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.[00229] In aspect 76, a magnetic particle according to any one of aspects 74 or 75 is provided, wherein the remanence of the magnetic particle is in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00230] В аспекте 77 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-76, при этом магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е.[00230] In aspect 77, a magnetic particle according to any one of aspects 74-76 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 5 E to about 1000 E.
[00231] В аспекте 78 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-77, при этом магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е.[00231] In aspect 78, a magnetic particle according to any one of aspects 74-77 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 50 U to about 500 U.
[00232] В аспекте 79 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-78, в которой магнитный материал содержит магнитомягкий феррит. [00232] In aspect 79, a magnetic particle according to any one of aspects 74-78 is provided, wherein the magnetic material comprises soft magnetic ferrite.
[00233] В аспекте 80 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-79, в которой магнитный материал выбран из группы, состоящей из Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4, Fe7S8, Fe3S4, FeS и FeOOH.[00233] In aspect 80, a magnetic particle according to any one of aspects 74-79 is provided, wherein the magnetic material is selected from the group consisting of Fe 2 TiO 2 , FeTiO 2 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , Fe 7 S 8 , Fe 3 S 4 , FeS and FeOOH.
[00234] В аспекте 81 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-80, в которой наружная поверхность содержит SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2, керамику, полиакриловую кислоту, поли(метилакрилат), полистирол, дивинилбензол, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт или их смесь.[00234] Aspect 81 provides a magnetic particle according to any one of aspects 74-80, wherein the outer surface comprises SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , ceramic, polyacrylic acid, poly(methyl acrylate), polystyrene , divinylbenzene, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, or a mixture thereof.
[00235] В аспекте 82 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-81, в которой лиганд представляет собой реагент захвата, содержащий тиольную группу, стрептавидин, аминогруппу, гидроксильную группу, тозильную группу, эпоксигруппу, алкильную группу, винильную группу, арильную группу, фермент, белок, дезоксирибонуклеиновую кислоту, рибонуклеиновую кислоту, иммуноглобулин G, карбоксильную группу или моноклональное антитело.[00235] Aspect 82 provides a magnetic particle according to any one of aspects 74-81, wherein the ligand is a capture reagent containing a thiol group, streptavidin, an amino group, a hydroxyl group, a tosyl group, an epoxy group, an alkyl group, a vinyl group, an aryl group, enzyme, protein, deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid, immunoglobulin G, carboxyl group, or monoclonal antibody.
[00236] В аспекте 83 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-82, в которой лиганд представляет собой фермент, а представляющий интерес аналит представляет собой субстрат фермента.[00236] Aspect 83 provides the magnetic particle of any one of aspects 74-82, wherein the ligand is an enzyme and the analyte of interest is a substrate of the enzyme.
[00237] В аспекте 84 предусмотрена магнитная частица по аспекту 83, в которой фермент разрушает субстрат.[00237] Aspect 84 provides the magnetic particle of aspect 83 wherein the enzyme degrades the substrate.
[00238] В аспекте 85 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-84, в которой магнитный материал содержит ферримагнитный материал, ферромагнитный материал, парамагнитный материал, суперпарамагнитный материал или их смесь.[00238] In aspect 85, a magnetic particle according to any one of aspects 74-84 is provided, wherein the magnetic material comprises a ferrimagnetic material, a ferromagnetic material, a paramagnetic material, a superparamagnetic material, or a mixture thereof.
[00239] В аспекте 86 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-85, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00239] In aspect 86, a magnetic particle according to any one of aspects 74-85 is provided, wherein the magnetic particle has a permeability sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 10 emu/g to about 250 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength in the range from about 700 oersted to about 800 oersted.
[00240] В аспекте 87 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 74-86, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00240] In aspect 87, a magnetic particle according to any one of aspects 74-86 is provided, wherein the magnetic particle has a permeability sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength in the range from about 700 oersted to about 800 oersted.
[00241] В аспекте 88 предусмотрена магнитная частица для обработки раствора образца, причем магнитная частица содержит:[00241] In aspect 88, a magnetic particle is provided for processing a sample solution, the magnetic particle comprising:
ядро или внутренний слой, содержащие магнитный материал; иa core or inner layer containing magnetic material; and
наружный поверхностный слой, содержащий реагент захвата, который селективно связывается с представляющим интерес аналитом в растворе образца,an outer surface layer containing a capture reagent that selectively binds to the analyte of interest in the sample solution,
причем магнитная частица имеет максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.wherein the magnetic particle has a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanence in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00242] В аспекте 89 предусмотрена магнитная частица по аспекту 88, при этом максимальная напряженность поля магнитной частицы находится в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г.[00242] In aspect 89, the magnetic particle of aspect 88 is provided, wherein the maximum field strength of the magnetic particle is in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g.
[00243] В аспекте 90 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88 или 89, в которой остаточная намагниченность находится в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.[00243] In aspect 90, a magnetic particle according to any one of aspects 88 or 89 is provided, wherein the remanence is in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00244] В аспекте 91 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-90, при этом магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е.[00244] In aspect 91, a magnetic particle according to any one of aspects 88-90 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 5 E to about 1000 E.
[00245] В аспекте 92 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-91, при этом магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е.[00245] In aspect 92, a magnetic particle according to any one of aspects 88-91 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 50 U to about 500 U.
[00246] В аспекте 93 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-92, в которой ядро или внутренний слой содержит магнитомягкий феррит. [00246] In aspect 93, a magnetic particle according to any one of aspects 88-92 is provided, wherein the core or inner layer comprises soft magnetic ferrite.
[00247] В аспекте 94 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-93, в которой ядро или внутренний слой содержат материал, выбранный из группы, состоящей из Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4, Fe7S8, Fe3S4, FeS и FeOOH.[00247] In aspect 94, a magnetic particle according to any one of aspects 88-93 is provided, wherein the core or inner layer comprises a material selected from the group consisting of Fe 2 TiO 2 , FeTiO 2 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , Fe 7 S 8 , Fe 3 S 4 , FeS and FeOOH.
[00248] В аспекте 95 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-94, в которой наружный поверхностный слой содержит SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2, керамику, полиакриловую кислоту, поли(метилакрилат), полистирол, дивинилбензол, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт или их смесь.[00248] In aspect 95, a magnetic particle according to any one of aspects 88-94 is provided, wherein the outer surface layer comprises SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , ceramic, polyacrylic acid, poly(methyl acrylate), polystyrene, divinylbenzene, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, or a mixture thereof.
[00249] В аспекте 96 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-95, в которой наружный поверхностный слой дополнительно содержит реагент захвата, содержащий тиольную группу, стрептавидин, аминогруппу, гидроксильную группу, тозильную группу, эпоксигруппу, алкильную группу, винильную группу, арильную группу, фермент, белок, дезоксирибонуклеиновую кислоту, рибонуклеиновую кислоту, иммуноглобулин G, карбоксильную группу или моноклональное антитело.[00249] Aspect 96 provides a magnetic particle according to any one of aspects 88-95, wherein the outer surface layer further comprises a capture reagent containing a thiol group, streptavidin, an amino group, a hydroxyl group, a tosyl group, an epoxy group, an alkyl group, a vinyl group, an aryl group, enzyme, protein, deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid, immunoglobulin G, carboxyl group, or monoclonal antibody.
[00250] В аспекте 97 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-96, при этом магнитная частица содержит ферримагнитные материалы, ферромагнитные материалы, парамагнитные материалы, суперпарамагнитные материалы или их смесь.[00250] In aspect 97, a magnetic particle according to any one of aspects 88-96 is provided, wherein the magnetic particle comprises ferrimagnetic materials, ferromagnetic materials, paramagnetic materials, superparamagnetic materials, or a mixture thereof.
[00251] В аспекте 98 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-97, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00251] In aspect 98, a magnetic particle according to any one of aspects 88-97 is provided, wherein the magnetic particle has a permeability sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 10 emu/g to about 250 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength in the range from about 700 oersted to about 800 oersted.
[00252] В аспекте 99 предусмотрена магнитная частица по любому из аспектов 88-98, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00252] In aspect 99, a magnetic particle according to any one of aspects 88-98 is provided, wherein the magnetic particle has a permeability sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g when exposed to a magnetic field with a strength in the range from about 700 oersted to about 800 oersted.
[00253] В аспекте 100 предусмотрен способ обработки образца, причем способ включает:[00253] In aspect 100, a method for processing a sample is provided, the method comprising:
обеспечение магнитной частицы, имеющей на поверхности частицы лиганд, при этом лиганд селективно взаимодействует с представляющим интерес аналитом в образце, магнитная частица имеет максимальную напряженность поля в диапазоне от приблизительно 20 эме/г до приблизительно 250 эме/г и остаточную намагниченность в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г; иproviding a magnetic particle having a ligand on the surface of the particle, wherein the ligand interacts selectively with an analyte of interest in the sample, the magnetic particle has a maximum field strength in the range of about 20 emu/g to about 250 emu/g and a remanence in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g; and
приведение раствора, содержащего представляющий интерес аналит, в контакт с магнитной частицей с обеспечением взаимодействия лиганда с представляющим интерес аналитом.bringing the solution containing the analyte of interest into contact with the magnetic particle to cause the ligand to interact with the analyte of interest.
[00254] В аспекте 101 предусмотрен способ по аспекту 100, дополнительно включающий подвергание магнитной частицы воздействию магнитного поля с обеспечением тем самым выделения магнитной частицы из раствора.[00254] In aspect 101, the method of aspect 100 is provided, further comprising exposing the magnetic particle to a magnetic field, thereby causing the magnetic particle to be separated from the solution.
[00255] В аспекте 102 предусмотрен способ по любому из аспектов 100 или 101, в котором лиганд представляет собой реагент захвата. [00255] In aspect 102, the method of any one of aspects 100 or 101 is provided, wherein the ligand is a capture reagent.
[00256] В аспекте 103 предусмотрен способ по аспекту 102, в котором реагент захвата представляет собой тиольную группу, стрептавидин, аминогруппу, гидроксильную группу, тозильную группу, эпоксигруппу, алкильную группу, винильную группу, арильную группу, фермент, белок, дезоксирибонуклеиновую кислоту, рибонуклеиновую кислоту, иммуноглобулин G или моноклональное антитело.[00256] Aspect 103 provides the method of aspect 102, wherein the capture reagent is a thiol group, streptavidin, amino group, hydroxyl group, tosyl group, epoxy group, alkyl group, vinyl group, aryl group, enzyme, protein, deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid, immunoglobulin G, or monoclonal antibody.
[00257] В аспекте 104 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-103, в котором аналит представляет собой нуклеиновую кислоту, а функциональная группа представляет собой карбоксильную группу.[00257] Aspect 104 provides the method of any one of aspects 100-103, wherein the analyte is a nucleic acid and the functional group is a carboxyl group.
[00258] В аспекте 105 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-104, в котором лиганд представляет собой фермент, а представляющий интерес аналит представляет собой субстрат фермента.[00258] Aspect 105 provides the method of any one of aspects 100-104, wherein the ligand is an enzyme and the analyte of interest is a substrate of the enzyme.
[00259] В аспекте 106 предусмотрен способ по аспекту 105, в котором фермент разрушает субстрат.[00259] Aspect 106 provides the method of aspect 105 wherein the enzyme degrades the substrate.
[00260] В аспекте 107 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-106, дополнительно включающий:[00260] In aspect 107, a method according to any one of aspects 100-106 is provided, further comprising:
осуществление сбора магнитной частицы с помощью компонента для сбора иthe implementation of the collection of the magnetic particle using the component for collecting and
элюирование по меньшей мере части образца.eluting at least a portion of the sample.
[00261] В аспекте 108 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-107, дополнительно включающий нагревание или перемешивание образца путем перемещения магнитной частицы.[00261] In aspect 108, the method of any one of aspects 100-107 is provided, further comprising heating or stirring the sample by moving the magnetic particle.
[00262] В аспекте 109 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-108, в котором максимальная напряженность поля магнитной частицы находится в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г.[00262] In aspect 109, the method of any one of aspects 100-108 is provided, wherein the maximum magnetic particle field strength is in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g.
[00263] В аспекте 110 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-109, в котором остаточная намагниченность магнитной частицы находится в диапазоне от приблизительно 0 эме/г до приблизительно 10 эме/г.[00263] In aspect 110, a method according to any one of aspects 100-109 is provided, wherein the remanence of the magnetic particle is in the range of about 0 emu/g to about 10 emu/g.
[00264] В аспекте 111 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-110, в котором магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 5 Е до приблизительно 1000 Е.[00264] In aspect 111, a method according to any one of aspects 100-110 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 5 U to about 1000 U.
[00265] В аспекте 112 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-111, в котором магнитная частица является пористой, и размер отдельных пор находится в диапазоне от приблизительно 50 Е до приблизительно 500 Е.[00265] In aspect 112, the method of any one of aspects 100-111 is provided, wherein the magnetic particle is porous and the individual pore size is in the range of about 50 U to about 500 U.
[00266] В аспекте 113 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-112, в котором магнитная частица содержит ферримагнитное ядро, ферромагнитное ядро, парамагнитное ядро или суперпарамагнитное ядро.[00266] In aspect 113, the method of any one of aspects 100-112 is provided, wherein the magnetic particle comprises a ferrimagnetic core, a ferromagnetic core, a paramagnetic core, or a superparamagnetic core.
[00267] В аспекте 114 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-113, в котором магнитная частица содержит ядро из феррита.[00267] In aspect 114, the method of any one of aspects 100-113 is provided, wherein the magnetic particle comprises a ferrite core.
[00268] В аспекте 115 предусмотрен способ по аспекту 114, в котором ядро из феррита содержит магнитомягкий феррит.[00268] In aspect 115, the method of aspect 114 is provided, wherein the ferrite core comprises soft magnetic ferrite.
[00269] В аспекте 116 предусмотрен способ по любому из аспектов 114-115, в котором ядро из феррита выбрано из группы, состоящей из Fe2TiO2, FeTiO2, MnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4, Fe7S8, Fe3S4, FeS и FeOOH.[00269] In aspect 116, the method of any one of aspects 114-115 is provided, wherein the ferrite core is selected from the group consisting of Fe 2 TiO 2 , FeTiO 2 , MnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , Fe 7 S 8 , Fe 3 S 4 , FeS and FeOOH.
[00270] В аспекте 117 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-116, в котором магнитная частица дополнительно содержит покрытие.[00270] In aspect 117, a method according to any one of aspects 100-116 is provided, wherein the magnetic particle further comprises a coating.
[00271] В аспекте 118 предусмотрен способ по аспекту 117, в котором покрытие содержит SiO2, TiO2, ZnO2, Al2O3, CeO2, керамику, полиакриловую кислоту, поли(метилакрилат), полистирол, дивинилбензол, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт или их смесь.[00271] Aspect 118 provides the method of aspect 117 wherein the coating comprises SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 , ceramic, polyacrylic acid, poly(methyl acrylate), polystyrene, divinylbenzene, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol or a mixture thereof.
[00272] В аспекте 119 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-118, в котором представляющий интерес аналит содержит биомолекулы.[00272] In aspect 119, the method of any one of aspects 100-118 is provided, wherein the analyte of interest comprises biomolecules.
[00273] В аспекте 120 предусмотрен способ по аспекту 119, в котором биомолекулы представляют собой нуклеиновые кислоты или белки.[00273] In aspect 120, the method of aspect 119 is provided, wherein the biomolecules are nucleic acids or proteins.
[00274] В аспекте 121 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-120, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 10 эме/г до приблизительно 250 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00274] In aspect 121, the method of any one of aspects 100-120 is provided, wherein the permeability of the magnetic particle is sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 10 emu/g to about 250 emu/g when exposed to a magnetic field strength in the range of about 700 oersted to about 800 oersteds.
[00275] В аспекте 122 предусмотрен способ по любому из аспектов 100-121, при этом проницаемость магнитной частицы достаточна для генерирования индуцированного магнитного поля в диапазоне от приблизительно 35 эме/г до приблизительно 100 эме/г при воздействии магнитного поля с напряженностью в диапазоне от приблизительно 700 эрстед до приблизительно 800 эрстед.[00275] In aspect 122, a method according to any one of aspects 100-121 is provided, wherein the permeability of the magnetic particle is sufficient to generate an induced magnetic field in the range of about 35 emu/g to about 100 emu/g when exposed to a magnetic field strength in the range of about 700 oersted to about 800 oersteds.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/700,658 | 2018-07-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777899C1 true RU2777899C1 (en) | 2022-08-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2336588C2 (en) * | 2006-07-03 | 2008-10-20 | Наталья Евгеньевна Казанцева | Magnetic soft filler and composite polymer magnetic material based on it |
RU2417104C2 (en) * | 2005-06-29 | 2011-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Composites containing magnetic particles of metal oxides and application of said compositions for imaging |
KR20160114476A (en) * | 2015-03-24 | 2016-10-05 | 부산대학교 산학협력단 | DUAL STIMULI-RESPONSIVE CORE-SHELL MAGNETIC NANOPARTICLE HAVING UV-LIGHT RESPONSIVITY AND pH-RESPONSIVITY, AND DRUG DELIVERY COMPISING THE SAME |
RU2687748C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing nanodispersed magnetoactive radio-opaque agent |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2417104C2 (en) * | 2005-06-29 | 2011-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Composites containing magnetic particles of metal oxides and application of said compositions for imaging |
RU2336588C2 (en) * | 2006-07-03 | 2008-10-20 | Наталья Евгеньевна Казанцева | Magnetic soft filler and composite polymer magnetic material based on it |
KR20160114476A (en) * | 2015-03-24 | 2016-10-05 | 부산대학교 산학협력단 | DUAL STIMULI-RESPONSIVE CORE-SHELL MAGNETIC NANOPARTICLE HAVING UV-LIGHT RESPONSIVITY AND pH-RESPONSIVITY, AND DRUG DELIVERY COMPISING THE SAME |
RU2687748C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of producing nanodispersed magnetoactive radio-opaque agent |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11530437B2 (en) | Magnetic particles | |
JP6030197B2 (en) | Device and method for manipulating and mixing magnetic particles in a liquid medium | |
EP1151297B1 (en) | Methods for enhancing binding interactions between members of specific binding pairs | |
US8870446B2 (en) | Device and method for manipulating and mixing magnetic particles in a liquid medium | |
US8585279B2 (en) | Device and method for manipulating and mixing magnetic particles in a liquid medium | |
EP3574319B1 (en) | Electromagnetic assemblies for processing fluids | |
US20100068764A1 (en) | Droplet Actuator Devices and Methods Employing Magnetic Beads | |
EP2208531A1 (en) | Distribution of particles in capillary channel by application of magnetic field | |
JP2005532799A5 (en) | ||
JP2007101318A (en) | Analyzer | |
WO2014132201A1 (en) | A magnetic particles based separation and assaying method | |
RU2777899C1 (en) | Magnetic particles | |
US20040132044A1 (en) | Magnetic beads and uses thereof | |
WO2004011146A1 (en) | A device and method for manipulating magnetic particles | |
CN116802753A (en) | Method and apparatus for demagnetizing and dispersing magnetic particles | |
WO2022183205A1 (en) | Rapidly-sedimenting magnetic particles and applications thereof |